油层物理1-4-第四节-相态方程的基本概念省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。感谢您,第一章,第四节 相态方程基本概念,第1页,一、相态方程建立,基本假设,(1)油气系统中液相、气相混合物总量为,1,摩尔；,(2)在压力为,P,、温度为,T,时气液两相到达热力学平衡；,(3)系统中液相物质摩尔数为,N,l,，气相物质摩尔数为,N,g,；,(4)油气系统中有,m,个组分；,(5)任一组分,i,在气相中浓度为,y,i,，在液相中浓度为xi，在系统中摩尔浓度为,n,i,；,第2页,2,设：油气体系中,液相,和,气相,混合物,总物质,量为1mol,在压力为,P,温度为,T,时，两相到达热力学平衡；液相中总物质量为,N,l,；气相中总物质量为,N,g,；,则：,(1),假如油气体系中有,m,个组分,任一组分在气相中摩尔分数为,y,i,在液相中摩尔分数为,x,i,在体系中摩尔分数为,n,i,则：,(2),相态方程建立,体系物质平衡方程,组分物质平衡方程,第3页,3,联立(1)式和(2)式有：,(3),令,y,i,/x,i,=k,i,并代入式(3)得：,(4),任一组分i在液相中浓度表示式,(5),任一组分i在气相中浓度表示式,将(1)式N,l,=1-N,g,代入(3)式中得：,相态方程建立,第4页,4,在平衡条件下,烃类体系在气液两相中摩尔分数之和等于1,则：,气液体系相态方程,平衡常数,式中,相态方程建立,第5页,5,露点方程和泡点方程是特定压力点上相态方程。,露点压力,定义为一个烃类系统在一定温度下,以无限小量液相和大量气相平衡共存压力,。,（1）,露点方程,即使体系中只有没有限小量液体,但该液体各组分摩尔分数之和为1。,露点方程和泡点方程,第6页,6,泡点压力,定义为一个烃类系统在,一定温度,下,有没有限小量,气相和大量液相平衡,共存压力。,亦称饱和压力。,（2）泡点方程,尽管体系中只有没有限小量气体,但气泡各组分摩尔分数之和为1。,露点方程和泡点方程,第7页,7,二、平衡常数 K,i,平衡常数,定义：,指体系中某组分在一定压力和温度条件下,气液两相处于平衡时,该组分在气相和液相中分配百分比。也称之为,平衡比,或,分配系数,。,第8页,8,K,i,求取方法,拉乌尔和道尔顿定律（理想溶液）,理想溶液：,低压、低温状态，分子间无特殊作用力，混合后无热效应，总体积=各组分体积之和。,拉乌尔定律：某一组分在气相中分压等于该组分在液相中摩尔分数与该纯物质蒸汽压之积。,道尔顿定律：气体混合物中某一组分分压等于其摩尔分数与气相压力之积。,第9页,9,K,i,求取方法,试验测定,方法：对已知组成体系,在各种不一样气液平衡条件下(压力、温度),分别试验测定气相、液相各组分摩尔数,按公式k,i,=y,i,/x,i,计算平衡常数。,缺点：在高压(普通高于5MPa)下,混合物体系组成影响平衡常数精度。,高压下平衡常数不但是压力、温度函数,而且也是,体系组成,函数：,k,i,=f(P,T,组成),第10页,10,收敛压力,思绪：假定组成体系各组分平衡常数ki随压力升高至某一特定值时,分别趋于1。不一样组成体系,其各组分平衡常数趋近于1特定压力值不一样。,随压力上升,混合物体系各组分平衡常数逐步趋近于(或收敛于)1点压力称为,收敛压力,。,混合物体系临界压力,收敛压力,查图版，确定平衡常数,计算步骤：,美国天然气协会1957年出版了一套lgk-lgP图版,第11页,11,曲线特点：,在低压范围内每条曲线斜率几乎都等于-1。每条曲线与k=1相交处压力就等于该曲线所代表组分在给定温度下蒸气压。除甲烷外,每条曲线改变趋势均相同。,曲线细微差异：,部分纯物质曲线随压力改变只是趋于1,而不是收敛于1。,因为当给定温度是体系临界温度时,则收敛压力即为该体系临界压力。,但通常,一个体系所处温度不是它临界温度,这时若压力增加,体系可能出现泡点或露点,那么由试验则不能测出收敛压力,只能由这些曲线改变趋势外推到平衡常数为1点。所以,该点压力称,视收敛压力,。多数情况下,在视收敛压力前某一压力下(如泡点压力或露点压力),体系已出现单相状态,k值已无意义。,第12页,12,对应状态定律：,在两个体系中，只要这两个体系组成为同族物，并在相同温度下收敛压力相同，那么，在一个体系中某组分平衡常数和该组分在另一个体系中同温、同压下平衡常数亦相同（不论该体系是否由相同数目和种类组分组成）。,当油气系统组成发生改变时，其图版所对应收敛压力也会随之发生改变，,油气系统平衡常数应该是压力、温度和组成函数，而组成对平衡常数带来差异能够用收敛压力不一样加以描述。,美国天然气协会发表了一套lgKlgP曲线，其收敛压力分别为42、56、70、210、280、350、700和1400kg/cm,2,（即psi）C1C10平衡常数图版供人们查用。,第13页,13,两个体系：,1.收敛压力7.0MPa,2.收敛压力35.0MPa,P0.7MPa时，组分C2C6曲线几乎重合。即：两个体系中对应组分平衡常数相同。,矿场实际：,地面油气分离等普通操作压力不高，各种不一样收敛压力下平衡常数都相同。,所给收敛压力为35.0MPa图版完全能够满足计算精度要求，尽能够放心使用。,对地层温度压力下情况用,试算法,。,第14页,14,经验公式法：,Wilson公式：,i,偏心因子(acentric factor),T,ri,对比温度(reduced temperature),p,ri,对比压力(reduced pressure),在油气体系相平衡计算中用于预计,Ki,初值,状态方程法(equation of state EOS),利用状态方程确定逸度或逸度系数，进而确定平衡常数,f,逸度(fugacity),逸度系数(fugacity coefficient),第15页,15,