1.3 Спосіб вираження складу фаз

Продукція газоконденсатних родовищ складається із газу і конденсату, а газових родовищ з нафтовими облямівками - із газу і нафти.

Суміш вуглеводневих компонентів в газоподібному і рідкому станах на­зивають системою. Стан і властивості системи визначається впливом різних параметрів, які впливають на зміну системи. До таких параметрів відносять: тиск, температуру, об'єм, концентрацію компонентів або густину. Система знаходиться у рівновазі, коли всі її параметри залишаються не­змінними. При такому стані в системі не відбувається явно видних якісних і кількісних змін.

Систему називають гомогенною, якщо вона має однакові фізичні і хімічні властивості за об'ємом, наприклад, якщо окремо взяти газ, нафту, вуглеводне­вий конденсат, пластову воду.

Систему називають гетерогенною, якщо вона має не однакові фізичні і хімічні властивості, тобто складається з речовин, які знаходяться в різних агрегатних станах. Говорять, що двохфазні газоконденсатні і газонафтові системи - гетерогенні.

Під фазою розуміють відповідну гомогенну частину гетерогенної систе­ми, яка має границю розділу з другими фазами. Таким чином, вуглеводневі сис­теми можуть бути одно-, двох-, трьох- і багатофазними („газ - пластова вода", „газ - пластова вода - вуглеводневий конденсат", „газ – нафта – вода - солі” і другі домішки).

Газові суміші (природні гази) характеризують двома складами масовими і молярними (об'ємними) концентраціями вуглеводневих компонентів, вираже­них в частках одиниць або у відсотках. Об'ємні концентрації приблизно співпа­дають з молярними так як, згідно закону Авогадро, об’єм 1 кмоля ідеальних газів при однакових фізичних умовах (Р_ат = 0,1013 МПа і Т_ст = 293 К) складає 22,41 м³.

Концентрацію вуглеводневих компонентів газової (парової) фази будемо позначати через y_i , а рідкої фази x_i , де і = 1, 2, 3 .... є номер вуглеводне­вого компоненту.

Наприклад, якщо склад газової фази заданий масовими концентрація компонентів, тоді

Відповідно позначаються молярні (об'ємні) концентрації компонентів

Рідкі суміші вуглеводнів характеризуються трьома складами: масовими, молярними і об'ємними, наприклад,

Молекулярна маса вуглеводневого компоненту дорівнює сумі мас атомів, які утворюють молекулу. Наприклад, молекулярна маса пентану дорівнює М₅ = 12,01115·5 + +1,00797·12 = 72,151 де С = 12,01115 - атомна маса вуглецю, Н = 1,00797 - атомна маса водню.

При відомому молярному складі газу середню молекулярну масу газу визначають за формулою

( 1.1 )

де: - молярні долі компонентів, %;

- мо­лекулярні маси компонентів.

Якщо заданий масовий склад газу в %, то середню молекулярну масу ви­значають за формулою

, ( 1.2 )

де: - масові долі компонентів, %.

За відомою відносною густиною газу і невідомому складі газу середню молекулярну масу визначають за формулою

( 1. 3 )

де: 28,98 - молекулярна маса повітря, безрозмірна величина; - відносна гус­тина газу до повітря.

Використовуючи властивість адитивності, молекулярну масу вуглевод­невої суміші можна визначити як суму добутків відповідних молекулярних мас компонентів M_i на їх мольні концентрації

( 1.4 )

При відомій молекулярній масі густину газу вираховують за формулами:

а) при нормальних умовах (Р_ат = 0,1013 МПа, Т_н = 273 К)

( 1.5 )

б) при стандартних умовах (Р_ат = 0,113 МПа, Т_ст = 293 К)

( 1.6 )

де: 22,41- об'єм 1 кмоля газу при нормальних умовах, м³; 24,05 - об'єм 1 кмоля газу при стандартних умовах, м³; М_г - молекулярна маса газу, кг/кмоль.

в) при тиску і температурі відмінний від стандартних умов

(1.7 )

де: Р і Р_АТ - відповідно тиск, при якому визначають густину газу і атмосферний тиск, МПа; Т і Т_ст - відповідно температура, при якій визначають густину газу і стандартна температура, К; Z(Р, Т) - коефіцієнт - стисливості газу при Р і Т.

Перерахунок масових концентрацій компонентів газової суміші в об'ємні (молярні) і навпаки здійснюють за наступними формулами

(1.8 ) (1.9 )

де: , - відповідно молярні і масові концентрації компонентів газової суміші; , - відповідно молекулярні маси компонентів і середня молеку­лярна маса газової суміші.

П ерерахунок масових концентрацій компонентів рідкої вуглеводневої суміші в молярні і навпаки здійснюють аналогічно, як для газових сумішей:

(1.10 )

(1.11 )

П ерерахунок масових концентрацій компонентів рідкої вуглеводневої суміші об'ємні де і навпаки відрізняються від попередніх тим, що замість молекулярних мас компонентів використовують відносні густини рідких компонентів ρ і середню густину суміші до води

(1.12 )

(1.13 )