Определим температуру кипения для Задачи 7.

Р=5, 0 атм = 3800 мм.рт.ст., T = 268 º С

Решение:

1) На графике Кокса находим точку пересечения температуры 268 º С и давления 3800 мм.рт.ст. Получаем точку А.

2) Из точки А проводим параллельную ближайшему углеводородному лучу, до пересечения с вертикальной линией, отвечающей давлению 760 мм.рт.ст. Получаем точку В.

3) Из точки В проводим горизонтальную линию, параллельную оси абсцисс, до пересечения со шкалой температур в точке С. Получаем искомую температуру 194 º С, что на 32 º С больше расчетной температуры 162 º С

Определим температуру кипения для Задачи 8.

Р=0, 52 МПа = 3900 мм.рт.ст. T = 308 º С

Решение:

1) На графике Кокса находим точку пересечения температуры 308 º С и давления 760 мм.рт.ст. Получаем точку А.

2) Из точки А проводим параллельную ближайшему углеводородному лучу, до пересечения с вертикальной линией, отвечающей давлению 3900 мм.рт.ст. Получаем точку В.

3) Из точки В проводим горизонтальную линию, параллельную оси абсцисс, до пересечения со шкалой температур в точке С. Получаем искомую температуру 399 º С, что близко к расчетному значению температуры 396 º С

Определим температуру кипения для Задачи 9.

Р=1, 22 МПа = 9150 мм.рт.ст. T = 276 º С

Решение:

1) На графике Кокса находим точку пересечения температуры 276 º С и давления 9150 мм.рт.ст. Получаем точку А.

3) Из точки В проводим горизонтальную линию, параллельную оси абсцисс, до пересечения со шкалой температур в точке С. Получаем искомую температуру 231 º С, что близко к расчетному значению температуры 151 º С

Ответ: º С, решения задач 6, 7, 8, 9 по графику Кокса близки к расчетным значениям.

Задание 11.

Узкая нефтяная фракция при остаточном давлении 25, 0 мм рт. ст. имеет среднюю температуру кипения 240°С. Какова средняя температура кипения данной фракции при атмосферном давлении? Для решения использовать номограмму UOP.

Дано:

Узкая нефтяная фракция при остаточном давлении 25 мм.рт.ст. имеет среднюю температуру кипения 240 º С.

Найти:

Среднюю температуру кипения этой фракции при атмосферном давлении. Для решения использовать номограмму UOP.

Решение:

1) На левой шкале номограммы отмечают значение температуры 240 º С, на правой шкале - значение давления 25 мм.рт.ст. Эти точки соединяют и в точке пересечения со шкалой температур находят искомое значение температуры 380 º С.

2) Определяем поправку. На графике поправок находим температуру 380 º С, из этой точки проводим перпендикуляр до пересечения с кривой давления. Из этой точки опускаем перпендикуляр на шкалу поправок и находим искомую поправку

Δ t₀ = 14 º С

º С

Ответ: º С

Задание 12.

Фракция А при температуре 10°С имеет вязкость 340 мм²/с, а при температуре 90°С ее вязкость 54 мм² /с. Фракция В при температуре 10°С имеет вязкость 180 мм²/с, а при температуре 90°С ее вязкость 12, 5 мм²/с. Найти вязкости этих фракций при температурах 0°С, 40°С и 1 10°С Для решения использовать номограмму Семенидо.

Дано:

Найти:

Вязкость этих фракций при температурах 0 º С, 40 º С, 110 º С. Для решения использовать номограмму Семенидо.

Решение:

1) на координатной сетке номограммы отмечаем по данным координатам точки для фракции А: а(10; 340), b(90; 54); для фракции В: c(10; 180), d(90; 12, 5). Через полученные точки проводим прямые ab, cd.

2) Опуская перпендикуляры через эти прямые для каждой температуры получаем искомые значения вязкости.

Ответ: для фракции А: ν ₀ = 480 мм²/с; ν ₄₀ = 150 мм²/с; ν ₁₁₀ = 42 мм²/с;

для фракции В: ν ₀ = 300 мм²/с; ν ₄₀ = 59 мм²/с; ν ₁₁₀ = 9 мм²/с;

Задание 13.

Для нефтяных фракций А и В из задания №12 определить по номограмме Молина-Гурвича:

1. вязкость смеси этих фракций при температуре , если они смешиваются в количестве фракций А и фракций В; при той же температуре найти состав смеси этих фракций при котором вязкость смеси будет равна ;

2. вязкость смеси этих фракций при температуре , если они смешиваются в количестве фракций А и фракций В; при той же температуре найти состав смеси этих фракций при котором вязкость смеси будет равна ;

3. вязкость смеси этих фракций при температуре , если они смешиваются в количестве фракций А и фракций В; при той же температуре найти состав смеси этих фракций при котором вязкость смеси будет равна ;

Решение:

1. При температуре :

Сначала данную задачу решаем графическим способом при помощи номограммы Семенидо, взяв данные для нефтяных фракций А и В из задания №12

Фракция А.

1) на координатной сетке номограммы отмечаем по данным координатам точки . Через получившиеся точки поводим прямую АВ.

2) находим на оси температуры точку отвечающую значению температуры . Из этой точки восстанавливаем перпендикуляр до прямой АВ, в точке их пересечения получаем точку , из точки опускаем перпендикуляр на ось вязкости и получаем искомое значение .

Фракция B.

Затем данную задачу решаем графическим способом при помощи номограммы Молина-Гурвича.

1) На первой шкале отмечаем вязкость маловязкого компонента - точка m, на этой же шкале находим вязкость высоковязкого компонента , и переносим ее на левую шкалу - точка n. Соединяем точки и получаем прямую mn.

2) На нижней шкале содержание маловязкого компонента (в нашем случае шкала А) откладываем его содержание в смеси т.е. , из этой точки восстанавливаем перпендикуляр до построенной линии mn, далее из точки их пресечения опускаем перпендикуляр на ось вязкости. И получаем искомое значение вязкости смеси .

3) На нижней шкале содержание высоковязкого компонента (в нашем случае шкала В) откладываем его содержание в смеси т.е. , из этой точки восстанавливаем перпендикуляр до построенной линии mn, далее из точки их пресечения опускаем перпендикуляр на ось вязкости. И получаем искомое значение вязкости смеси .

4) На шкале вязкости откладываем заданную вязкость смеси ., из этой точки восстанавливаем перпендикуляр до построенной линии mn, далее из точки их пересечения опускаем перпендикуляр на ось состава, и получаем искомый состав смеси: содержание маловязкого компонента и содержание высоковязкого компонента .

2. При температуре :

Фракция А.

Фракция B.

Затем данную задачу решаем графическим способом при помощи номограммы Молина-Гурвича.

1) На первой шкале отмечаем вязкость маловязкого компонента - точка m, на этой же шкале находим вязкость высоковязкого компонента , и переносим ее на левую шкалу – точка n. Соединяем точки и получаем прямую mn.

4) На шкале вязкости откладываем заданную вязкость смеси , из этой точки восстанавливаем перпендикуляр до построенной линии mn, далее из точки их пересечения опускаем перпендикуляр на ось состава, и получаем искомый состав смеси: содержание маловязкого компонента , а содержание высоковязкого компонента .

3. При температуре :

Фракция А.

Фракция B.

1. на координатной сетке номограммы отмечаем по данным координатам точки . Через получившиеся точки поводим прямую АВ.

2. находим на оси температуры точку отвечающую значению температуры . Из этой точки восстанавливаем перпендикуляр до прямой АВ, в точке их пересечения получаем точку , из точки опускаем перпендикуляр на ось вязкости и получаем искомое значение .

Затем данную задачу решаем графическим способом при помощи номограммы Молина-Гурвича:

1. На первой шкале отмечаем вязкость маловязкого компонента - точка m, на этой же шкале находим вязкость высоковязкого компонента , и переносим ее на левую шкалу – точка n. Соединяем точки и получаем прямую mn.

2. На нижней шкале содержание маловязкого компонента (в нашем случае шкала А) откладываем его содержание в смеси т.е. , из этой точки восстанавливаем перпендикуляр до построенной линии mn, далее из точки их пресечения опускаем перпендикуляр на ось вязкости. И получаем искомое значение вязкости смеси .

3. На нижней шкале содержание высоковязкого компонента (в нашем случае шкала В) откладываем его содержание в смеси т.е. 3 , из этой точки восстанавливаем перпендикуляр до построенной линии mn, далее из точки их пересечения опускаем перпендикуляр на ось вязкости. И получаем искомое значение вязкости смеси .

4. На шкале вязкости откладываем заданную вязкость смеси , из этой точки восстанавливаем перпендикуляр до построенной линии mn, далее из точки их пересечения опускаем перпендикуляр на ось состава, и получаем искомый состав смеси: содержание маловязкого компонента , а содержание высоковязкого компонента

Ответ:

при температуре : ; ;

при ее состав будет: , .

При температуре : ; ;

при ее состав будет: , .

При температуре : ; ;

при ее состав будет: , .

Задание 14.

Классифицируйте пластовую воду по классификациям Пальмера и Сулина изобразите ее солевой состав на колонке Роджерса. Если содержание ионов воде в мг/л составляет: хлор иона 1600; сульфат иона 5100; гидрокарбонат иона 19900; иона кальция 2300; иона магния 2400; иона калия 690 и иона натрия 3332.

Содержание ионов в воде составляет:

Ионы		М, г/моль	Концентрация, мг/л
Хлор	Cl^-	35, 45
Сульфат	SO₄^2-
Гидрокарбонат	HCO₃^-
Кальций	Ca²⁺
Магний	Mg²⁺
Калий	K⁺
Натрий	Na⁺

Найти:

Классифицировать пластовую воду по классификациям Пальмера и Сулина, изобразить ее солевой состав на колонке Роджерса.

Решение:

1) Определим содержание миллиграмм – эквивалентов ионов в воде.

Эквивалентный вес иона находят отношением его ионного веса к валентности:

а.е.

Количество миллиграмм-эквивалентов вещества находят через отношение массы иона к его эквивалентному весу:

мг-экв/л

Найдем общее количество миллиграмм-эквивалентов в воде.

2) Определим эквивалентную концентрацию ионов в воде:

экв.%

Результаты вычислений сводим в таблицу:

Ионы		а.е.	мг-экв/л	%-экв.
Хлор	Cl^-	35, 45	45, 13	4, 72
Сульфат	SO₄^2-		106, 25	11, 12
Гидрокарбонат	HCO₃^-	61	326, 23	34, 15
Кальций	Ca²⁺			12, 04
Магний	Mg²⁺			20, 94
Калий	K⁺		17, 69	1, 85
Натрий	Na⁺		144, 87	15, 17
Сумма			955, 17

3) Определим характеристики данной воды по классификации Пальмера

По результатам расчета:

а = rNa⁺+ rK⁺ = 162, 56

b = r Mg²⁺ + r Ca²⁺ = 315

d = r SO₄² + r Cl^- = 151, 38

т.к. d < a, то данная вода принадлежит к I классу.

В данной воде процент-эквивалентов ионов щелочных металлов больше, чем процент-эквивалентов ионов сильных кислот, следовательно, первичную соленость составят все процен-эквиваенты ионов сильных кислот с равным им количеством процент-эквивалентов ионов щелочных металлов.

Первичная соленость этой воды равна:

Первичную щелочность в этом случае составят процент-эквиваленты ионов щелочных металлов, оставшиеся после образования S₁, с равным им количеством процент-эквивалентов ионов слабых кислот.

Т.к. все процент-эквиваленты ионов сильных кислот истратились на первичную соленость, то вторичная соленость у данной воды отсутствует, т.е. S₂ = 0

Вторичную щелочность данной воды составят процент-эквиваленты ионов слабых кислот оставшиеся в избытке после их соединения с процент-эквивалентами ионов щелочных металлов, с равным им количеством процент-эквивалентов ионов щелочноземельных металлов.

4) Классифицируем данную воду по классификации Сулина:

a. Подсчитаем коэффициент r(Na⁺+ K⁺)/r Cl^-. Для рассматриваемой воды он равен

Т.е. больше единицы. Таким образом, рассматриваемая вода относится к типу сульфатонатриевых или гидрокарбонатонатриевых;

b. Определим величину соотношения:

Т.е. больше единицы. Таким образом, рассматриваемая вода относится к типу гидрокарбонатонатриевых.

c. Определим величину соотношения:

; ,

Т.е. они оба больше единицы. Значит вода относится к группе гидрокарбонатных вод.

d. Определим величину соотношения:

; ,

Т.к , то вода относится к подгруппе магниевых вод.

e. Используя характеристики Пальмара, запишем формулу (в порядке убывания значений характеристик Пальмера): А₂S₁A₁. Доминирующей характеристикой Палмера является первичная щелочность А₂, следовательно, вода относится к классу А₂

Получившиеся результаты нанесем на колонку Роджера.

Ответ:

Характеристика пластовой воды по Пальмеру		Характеристика пластовой воды по Сулину
Вода I класса		Тип II – гидрокарбонатнонатриевый, Группа – гидрокарбонатных вод, Класс А₂, Подгруппа – магниевых вод.

Задание 15.

Классифицируйте пластовую воду по классификациям Пальмера и Сулина изобрази те ее солевой состав на колонке Роджерса. Если содержание ионов воде в мг/л составляет: хлор иона 7800; сульфат иона 8400; гидрокарбонат иона 6900; иона кальция 6200; иона магния 2000; иона калия 530 и иона натрия 404.

Содержание ионов в воде составляет:

Ионы		М, г/моль	Концентрация, мг/л
Хлор	Cl^-	35, 45
Сульфат	SO₄^2-
Гидрокарбонат	HCO₃^-
Кальций	Ca²⁺
Магний	Mg²⁺
Калий	K⁺
Натрий	Na⁺

Найти:

Решение:

1) Определим содержание миллиграмм – эквивалентов ионов в воде.

Эквивалентный вес иона находят отношением его ионного веса к валентности:

а.е.

Количество миллиграмм-эквивалентов вещества находят через отношение массы иона к его эквивалентному весу:

мг-экв/л

2) Определим эквивалентную концентрацию ионов в воде:

экв.%

Результаты вычислений сводим в таблицу:

Ионы		а.е.	мг-экв/л	%-экв.
Хлор	Cl^-	35, 45	220, 03	21, 65
Сульфат	SO₄^2-			17, 23
Гидрокарбонат	HCO₃^-	61	113, 11	11, 13
Кальций	Ca²⁺			30, 51
Магний	Mg²⁺		166, 67	16, 41
Калий	K⁺		13, 59	1, 34
Натрий	Na⁺		17, 56	1, 73
Сумма			1015, 96

3) Определим характеристики данной воды по классификации Пальмера

По результатам расчета:

а = rNa⁺+ rK⁺ = 31, 15

b = r Mg²⁺ + r Ca²⁺ = 476, 67

d = r SO₄² + r Cl^- = 375, 03

т.к. a < d< a +b, то данная вода принадлежит к II классу.

В данной воде процент-эквивалентов ионов щелочных металлов меньше, чем процент-эквивалентов ионов сильных кислот, следовательно, первичную соленость составят все процен-эквиваенты ионов щелочных металлов с равным им количеством процент-эквивалентов ионов сильных кислот.

Первичная соленость этой воды равна:

Т.к. все процент-эквиваленты ионов щелочных металлов, истратились на первичную соленость, то первичная щелочность у данной воды отсутствует, т.е. А₁= 0.

Вторичную соленость в этом случае составят процент-эквиваленты ионов сильных кислот оставшиеся после образования S₁, с равным им количеством процент-эквивалентов ионов щелочноземельных металлов.

Вторичную щелочность данной воды составят процент-эквиваленты ионов щелочных металлов оставшиеся в избытке после их соединения с процент-эквивалентами ионов сильных кислот, с равным им количеством процент-эквивалентов ионов слабых кислот.

4) Классифицируем данную воду по классификации Сулина:

a. Подсчитаем коэффициент r(Na⁺+ K⁺)/r Cl^-. Для рассматриваемой воды он равен

Т.е. меньше единицы. Таким образом, рассматриваемая вода относится к типу хлормагниевых или хлоркальциевых;

b. Определим величину соотношения:

Т.е. больше единицы. Таким образом, рассматриваемая вода относится к типу хлормагниевых.

c. Определим величину соотношения:

Т.е. они оба больше единицы. Значит вода относится к группе сульфатных вод.

d. Определим величину соотношения:

;

Т.к они оба больше единицы, то вода относится к подгруппе кальциевых вод

e. Используя характеристики Пальмара, запишем формулу (в порядке убывания значений характеристик Пальмера): S₂S₁A₂. Доминирующей характеристикой Палмера является вторичная соленость S₂, следовательно, вода относится к классу S₂

Получившиеся результаты нанесем на колонку Роджера.

Ответ:

Характеристика пластовой воды по Пальмеру		Характеристика пластовой воды по Сулину
Вода II класса		Тип III – хлормагниевый, Группа – сульфатных вод, Класс S₂, Подгруппа – кальциевых вод.

Теоретический вопрос №5.

Общая характеристика и состав природных газов. Попутные нефтяные газы. Химический состав попутных газов. Применение газов. Методы исследования состава нефти и газов, экстракция. Хроматографические методы анализа и разделения смесей. Спектральные методы анализа.

Общая характеристика газа

Газ (газообразное состояние) (от греч. χ ά ο ς — хаос) - агрегатное состояние вещества, характеризующееся очень слабыми связями между составляющими его частицами, (молекулами, атомами или ионами), а также их большой подвижностью. Частицы газа почти свободно и хаотически движутся в промежутках между столкновениями, во время которых происходит резкое изменение характера их движения.

Атомы газа

Газообразное состояние вещества в условиях, когда возможно существование устойчивой жидкой или твёрдой фазы этого же вещества, обычно называется паром.

Подобно жидкостям, газы обладают текучестью и сопротивляются деформации. В отличие от жидкостей, газы не имеют фиксированного объёма и не образуют свободной поверхности, а стремятся заполнить весь доступный объём (например, сосуда).

Хранение природного газа.

Газообразное состояние — самое распространённое состояние вещества Вселенной (межзвёздное вещество, туманности, звёзды, атмосферы планет и т.д.). По химическим свойствам газы и их смеси весьма разнообразны — от малоактивных инертных газов до взрывчатых газовых смесей. К газам иногда относят не только системы из атомов и молекул, но и системы из других частиц — фотонов, электронов, броуновских частиц, а также плазму.

Слово «газ» (голл. gas) было придумано в начале XVII века голландским естествоиспытателем Я. Б. ван Гельмонтом (Jean Baptiste van Helmont), для обозначения полученного им «мёртвого воздуха» (углекислого газа). Согласно, Я. И. Перельману, Гельмонт писал: «Такой пар я назвал газ, потому что он почти не отличается от хаоса древних».

Применение природного газа в России

Газ в ионизированном состоянии способен проводить электрический ток. Основных способа ионизации газа два: термическая ионизация и ионизация электрическим ударом. Кроме того, существует так называемый самостоятельный электрический разряд. Видео 1 Термическая ионизация - придание атомам достаточной кинетической энергии для отрыва электрона от ядра и последующей ионизации вследствие повышения температуры газа и тепловое движение атомов газа, приводящее ко столкновениям и превращением их в кинетическую энергию. Температуры, необходимые для ионизации газов, очень высоки (например, для водорода этот показатель составляет 6 000° К). Этот тип ионизации газов распространен преимущественно в природе.

Добыча природного газа в мире.

При низкой температуре газ также может проводить ток, если мощность его внутреннего электрического поля превышает некоторое пороговое значение. Пороговое значение в данном случае - достижение электроном под действием электрического поля достаточной кинетической энергии, необходимо для ионизации атома. Далее электроны снова разгоняются электрическим полем для ионизации и ионизируют два атома и т. д. - процесс стает цепным. В конечном итоге все свободные электроны достигнут позитивного электрода, позитивные ионы - негативного электрода. Данный тип ионизации распространен преимущественно в промышленности.

В планетарном масштабе газ в атмосфере удерживается гравитацией.

Также газом часто кратко называют природный газ.

Прироодный газ (Compressed Natural Gas) — смесь газов, образовавшаяся в недрах земли при анаэробном разложении органических веществ.

Горение газа.

Природный газ относится к полезным ископаемым. Часто является попутным газом при добыче нефти. Природный газ в пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газообразном состоянии — в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворённом состоянии в нефти или воде. В стандартных условиях (101, 325 кПа и 20 °С) природный газ находится только в газообразном состоянии.

Также природный газ может находиться в виде естественных газогидратов.

Химический состав газа

Природные газы, добываемые из газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений, состоят из углеводородных компонентов (СН4 – С22Н46), а также неуглеводородных компонентов (H2S, N2, CO, CO2, Ar, H2, He).

Природные газы газовых месторождений состоят в основном из метана с примесью более тяжёлых его гомологов: этана (С2Н6), пропана (С3Н8) и бутана (С4Н10). Иногда, в небольших количествах в газовых залежах, присутствуют пары пентана (С5Н12) и гексана (С6Н14). Все углеводороды (УВ), содержащиеся в залежах, начиная с этана, принято считать тяжёлыми. Они образуются только в процессе образования нефти при преобразовании рассеянного органического вещества (ОВ) на стадии диагенеза и, особенно, на стадии катагенеза, поэтому считаются специфическими «нефтяными» газами. Нефтяные газы могут проникать из залежей в вышележащие отложения в виде ретроградного раствора. Это явление используется в гидрогеохимии в качестве поискового признака на нефть.

Доля тяжёлых углеводородных газов в газовых залежах колеблется от единиц до частей процента. Здесь их содержание зависит от состава исходного ОВ, степени его катагенетической превращенности, а также от длины пути миграции газов. Метан, в отличие от своих гомологов обладает наибольшей подвижностью и одновременно наименьшей растворимостью в воде и способностью к адсорбции, поэтому он опережает другие УВ газы при миграции. Метан обладает также значительной химической и термической устойчивостью, может иметь биохимическое, глубинное и радиохимическое происхождение. Поэтому он не является надёжным геохимическим индикатором или поисковым признаком наличия скоплений УВ.

Кроме углеводородных компонентов в природных газах содержатся, как правило, в виде примесей и другие газы: диоксид углерода, азот, сероводород, водород, гелий и аргон. Содержание азота и кислых газов (СО2 и Н2S), которые дают при растворении в воде слабые кислоты – угольную (Н2СО3) и сероводородную (Н2S), может составлять десятки процентов и более, а иногда и превышать содержание углеводородных газов.

В свободных газах газонефтяных месторождений, то есть в газовых шапках, могут присутствовать пары жидких УВ, более тяжелые, чем гексан, однако их примесь бывает незначительной. Газы газонефтяных месторождений называются попутными.

⇐ Предыдущая 123 4 Следующая ⇒