Учебное пособие по одноименному курсу для студентов специальности 1-51 02 02 «Разработка нефтяных и газовых месторождений»

р = р₁, и Т = Т_А (точка А). Смесь находится в жидком состоянии. Повышаем температуру. При достижении критической температуры Т_С смесь плавно, без образования поверхностей раздела, переходит из жидкого состояния в газовое. В точке D газовая фаза становится насыщенной, т.е. из нее выделяется первая капля жидкости. При дальнейшем повышении температуры протекает ретроградный процесс: конденсируется жидкая фаза, количество которой достигает максимума в точке Е. При увеличении температуры процесс становится прямым, жидкая фаза испаряется, и в точке F исчезает последняя капля.
Таким образом, на отрезке DE при повышении температуры происходит процесс ретроградной конденсации. При понижении температуры на этом отрезке происходит процесс ретроградного испарения жидкой фазы.
Чем ближе давление к критическому или к криконденбаре, тем короче интервал температур, на котором происходят ретроградные явления. Область ретроградных явлений при изобарическом изменении температуры находится внутри замкнутой кривой CEGDC.
2. Изотермическое изменение давление при Т_С < Т < Т_М. Пусть Т = Т₁ и смесь находится в однофазном газовом состоянии в точке Н. Снижаем давление. В точке L смесь становится насыщенной, из нее выделяется первая капля жидкости. При дальнейшем снижении давления происходит ретроградный процесс: конденсируется жидкая фаза, количество которой достигает максимума в точке S. При уменьшении давления процесс становится прямым; жидкая фаза испаряется и в точке J исчезает. Итак, на отрезке LS при снижении давления происходит процесс ретроградной конденсации. При повышении давления на этом отрезке происходит ретроградное испарение жидкой фазы.
Чем ближе температура к критической или к крикондентерме, тем короче интервал давлений, на котором происходят ретроградные явления. Область ретроградных явлений, наблюдающихся при изотермическом изменении давления, ограничена замкнутой кривой CDGLFMSC. Линия MSC называется кривой максимальной конденсации, так как для любой температуры Т_С < Т < Т_М максимальное количество жидкой фазы достигается при давлении, равном ординате соответствующей точки на линии MSC. Это давление называется давлением максимальной конденсации. Линия CDGLFM называется линией ретроградных точек росы. Граница двухфазной области, начинающаяся в точке М и уходящая вниз через точку J, называется линией прямых точек росы.
Таким образом, если критическая точка находится слева от точки G, то область ретроградных явлений, наблюдающихся при изобарическом изменении температуры, является частью более крупной области ретроградных явлений, которые происходят при изотермическом изменении давления.
Рис.7.3.б относится к случаю, когда критическая точка находится справа от точки G, соответствующей криконденбаре. Как и в рассмотренном выше случае (см.рис.7.3.а), процессы изобарического изменения температуры и изотермического изменения давления при определенных термобарических условиях сопровождаются ретроградными явлениями.
Они происходят соответственно в областях, ограниченных замкнутыми линиями CFGEC и CLMSC. Однако в отличие от случая, рассмотренного на рис.7.3. а, в данном случае области ретроградных явлений имеют только одну общую точку - критическую точку С и, кроме того, при изобарическом изменении температуры в области CFGEC (см. рис.7.3. б) происходят иные процессы, чем в области CDGEC на рис.7.3. а.
Рассмотрим процесс изобарического изменения температуры при р_С < р < р_G . Пусть р = р₁ и Т = Т_А (точка А). Смесь находится в жидком состоянии. Повышаем температуру. В точке D смесь становится насыщенной жидкой фазой, т.е. из нее выделяется первый пузырек пара. При дальнейшем повышении температуры протекает прямой процесс образования паровой фазы (кипение). Однако в точке Е доля паровой фазы достигает максимума, и при увеличении температуры ее количество монотонно уменьшается, т.е. происходит процесс ретроградной конденсации. В точке F паровая фаза исчезает, вся смесь снова (как в точке D) становится жидкой фазой. Дальнейший нагрев приводит к тому, что при критической температуре Т_С смесь плавно переходит из жидкого состояния в газовое без образования поверхностей раздела.
Итак, на отрезке EF при повышении температуры происходит ретроградная конденсация, а при понижении температуры – ретроградное испарение.
В области CLMSC при изотермическом изменении давления происходят ретроградные процессы, аналогичные описанным выше процессам в области CDGLFMSC (см.рис.7.3.а). Изотермическое уменьшение давления сопровождается процессом ретроградной конденсации, а увеличение давления - ретроградным испарением. Линия MSC - кривая максимальной конденсации, CLM - линия ретроградных точек росы, MJN и ее продолжение вниз - линия прямых точек росы.
В заключение обратим внимание на то, что понятия и явления, рассмотренные при описании фазовых диаграмм «давление – температура» бинарных смесей, остаются справедливыми и для многокомпонентных систем.
Фазовое состояние системы «нефть–газ». В зависимости от состава газа и нефти, пластового давления и температуры газ в газовой шапке может быть сухим, жирным или конденсатным. С увеличением глубины залегания число месторождений с газоконденсатной шапкой увеличивается. С повышением давления при постоянной температуре газовая фаза обогащается компонентами нефти, плотность и молекулярная масса конденсата возрастают. С ростом температуры при постоянном давлении увеличивается содержание конденсата в газовой фазе. При одинаковых условиях в газовой фазе больше растворяется легких нефтей.
Растворимость газа в нефти зависит от его состава и природы, возрастая в последовательности метан – этан – этилен – пропан. Критические параметры нефтегазовых смесей значительно выше, чем газоконденсатных. На величину критических параметров влияет порода пласта в связи с адсорбцией асфальто-смолистых компонентов поверхностью твердой породы, что способствует обогащению жидкой фазы легкими фракциями. Остаточная вода способствует увеличению критического давления.
Для прогнозирования фазовых превращений углеводородов при эксплуатации месторождения используют приближенные методы расчета по закону Дальтона–Рауля:
_, (7.1)
где: Р – давление смеси;