Состав смеси характеризуется числом компонентов смеси и их соотношением. Соотношения определяются долями: массовой, объемной, молярной. Сумма долей всех компонентов смеси равна 1.

Массовая и молярная доли

Массовая доля i-го компонента в смеси:

i (1.1)

mi – масса i-го компонента в смеси

r- число компонентов в растворе

Молярная доля i-го компонента в смеси равна:

i (1.2)

ni – число молей i-го компонента в смеси

ni=mi/Mi (1.3)

Из 1.2 с учетом 1.1 и 1.3 следует:

(1.4)

(1.5)

Массовая и объемная доли

Объемная доля для смесей, подчиняющихся правилу аддитивности, определяется следующим образом:

(1.6)

Vi – объем i-го компонента перед смешением при заданных температуре и давлении смеси.

Так как (- плотность i-го компонента при заданной температуре и давлении)

(1.8)

(1.9)

Объемная и молярная доли

(1.10)

Для газообразных продуктов в первом приближении можно принять, что в диапазоне давлений, мало отличающихся от атмосферного, отношение молярной массы газа к его плотности практически постоянно, т.е. const, следовательно, для смеси газов

(1.13)

Перемешивание газонефтяных смесей различного состава

Для расчета составов смесей, получающихся в результате перемешивания r смесей пользуются следующими формулами:

Для смесей газов в нормальных (стандартных) условиях

(1.14)

Для смесей нефтей

(1.15)

Nij Nis, – молярная доля i-го компонента в j-растворе и в смеси, получаемой в результате смешивания r растворов(газов, нефтей); Vj – объем j-раствора при нормальных (стандартных) условиях; nj – число молей j-нефти.

Уравнение 1.15 является общим и справедливо для смесей веществ в любых агрегатных состояниях. Например, при перемешивании пластовых нефтей различных скважин, работающих в единый сборный коллектор, состав получающегося нефтяного газа может быть рассчитан по формуле 1.16:

1.16

Qнj – дебет сепарированной нефти j-скважины; Гj – газосодержание пластовой нефти j-скважины (объем газа приведен к нормальным или стандартным условиям).

При удалении из смеси отдельных компонентов полностью или частично, молярные доли оставшихся компонентов можно рассчитать по уравнению 1.17:

1.17

Ni молярная доля i-го компонента в смеси первоначального состава Niуд – молярная доля части i-го компонента, удаляемого из смеси: полностью

Ni =Niуд, частично - Niуд Ni

газосодержание нефти и ее объемный коэффициент

Газосодержание нефти определяют как отношение объема газа, выделяющегося из пластовой нефти в результате ее однократного разгазирования при температуре 20оС и атмосферном давлении к объему сепарированной нефти:

Г0=Vг/Vн (1.18)

Vг – объем газа однократного разгазирования при температуре 20оС и атмосферном давлении (м3), Vн – объем сепарированной нефти, остающейся после однократного разгазирования при температуре 20оС и атмосферном давлении (м3)

Массовую долю растворенного в нефти газа можно определить по формуле 1.19:

(1.19)

mн, mг – массы сепарированной нефти и газа (кг), н – плотность сепарированной нефти в стандартных условиях (кг/м3), г – плотность газа однократного разгазирования при температуре 20оС и атмосферном давлении (кг/м3)

Молярная доля растворенного в нефти газа определяется по формуле:

1.21

Мнг – молярная масса нефти с растворенным в ней газом, Мг – молярная масса газа (кг/кмоль). Если неизвестна молярная масса нефти с растворенным в ней газом, то молярную долю растворенного в нефти газа можно рассчитать по уравнению 1.22:

(1.22)

Мн – молярная масса дегазированной нефти.

Молярную массу пластовой нефти можно определить из 1.21 и 1.22

(1.23)

Поскольку молярный объем газа в стандартных условиях (20оС, 0,1МПа) можно принять равным 24,05м3/кмоль, из 1.22 следует

(1.24)

Для определения молярной массы пластовой нефти из 1.23 следует

(1.25)

физико-химические свойства пластовых вод

Состав:

Анионы: ОН-, СL-, SO42-, CO32-, HCO3-

Катионы H+, K+, Na+, NH4+, Mg2+, Ca2+, Fe2+ и др.

Микроэлементы Br-, J- и др.

Коллоидные частицы SiO2, Fe2O3, Al2O3

Растворенные газы : СО2, H2S, CH4, H2, N2 и др.

Минерализация воды

Под минерализацией воды (М) понимают общее содержание растворенных в ней солей. По В.И. Вернадскому природные воды в зависимости от массового содержания (%) в них растворенных веществ делят на:

Пресные – М 0,0010,1

Минерализованные – М 0,1- 5

Рассолы – М 535

Понятие об эквивалентной массе и эквиваленте ионов

Эквивалентом ионов вещества (Э), диссоциированного в воде, называется их молекулярная масса или часть ее, соответствующая единице валентности. Или иначе, эквивалентом иона называется отношение молекулярной массы иона к его валентности в данной химической реакции. Для определения Э нужно молекулярную массу иона, подсчитываемую как сумма атомных масс элементов, его составляющих, разделить на валентность иона (nи) в данной реакции:

Э=Ми/nи

Чтобы выразить содержание ионов вещества в растворе в миллиграмм-эквивалентах на килограмм (мг-экв/кг), нужно количество миллиграммов ионов вещества в килограмме раствора разделить на его эквивалент: