Министерство образования и науки
ГОУ ВПО Тюменский государственный университет
Физический факультет
Кафедра: Моделирование физических процессов
Отчет:
Расчет равновесного состояния трехкомпонентной системы углеводородов
Выполнил:
студент 4 курса 471 гр.
Токарев Денис Константинович
Проверил
доцент, к.ф.-м.н.
Шевелёв Александр Павлович
Тюмень 2010
Содержание работы:
Введение 3
Постановка задачи 4
Решение задачи 6
Код программы 9
Результаты расчетов 13
Вывод 14
Список литературы 15
Введение
При разработке месторождения необходимо знать соотношения объемов газа и жидкости в каждом расчетном блоке пласта, для определения фазовых проницаемостей и подвижности фаз. Их компонентный состав определяет плотность и вязкость фаз. Таким образом, гидродинамика пластовых жидкостей зависит от перераспределения компонентов между газом и нефтью. Зная соотношения жидкой и газовой фаз, и их состав мы можем рассчитать как гидродинамику процесса, так и процессы сепарации (в скважинах, наземном оборудовании).
Постановка задачи
В работе по расчету равновесного состояния трехкомпонентной системы углеводородов в качестве веществ, определяющих компонентный состав смеси выбраны следующие углеводороды: С6Н12 (2,3-диметил,1-бутен), С5Н8 (2-метил, 1,3-бутадиен), С4Н8 (цис-2 бутан).
Характеристики углеводородов:
Название углеводорода |
Молярные доли углеводо- родов в смеси, zi |
Критическая температура Ткр, К |
Критическое давление Ркр, Па |
Критический объем Vкр, м3 |
Ацентрический фактор ω |
С6Н12 |
0,3 |
501,0 |
32,0 ∙ 105 |
346 ∙ 10-6 |
0,121 |
С5Н8 |
0,4 |
454,0 |
38,0 ∙ 105 |
276 ∙ 10-6 |
0,164 |
С4Н8 |
0,3 |
435,6 |
41,5 ∙ 105 |
234 ∙ 10-6 |
0,202 |
Для описания свойств смеси и отдельных компонент использовалось уравнение состояния реальных газов Пенга-Робинсона.
где P – давление вещества,
v – молярный объем вещества,
Т – температура вещества,
a – поправка на межмолекулярные взаимодействия (внутренние давление),
b – собственный размер молекул.
Коэффициенты a и b определяются:
, ,
, ,
где Tкр - критическая температура,
Ркр – критическое давление,
R=8.31 Дж/(К∙моль) – газовая постоянная.
Данное уравнение используется при разработке месторождений, промышленной эксплуатации и транспортировке. Оно имеет высокую точность расчетов с инженерной точки зрения.
Решение уравнения Пенга-Робинсона осуществляется относительно коэффициента сверхсжимаемости . С помощью полученных коэффициентов для газовой и жидкой фаз вычисляются коэффициенты фугитивности, затем сами фугитивности для компонент и, наконец, молярные доли компонент в каждой из фаз и объемные доли фаз жидкости и газа.
Расчеты проводились при температуре Т=200К и давлении Р=200 атм.