Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

4.2: Ретроградне явище

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    29109

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Щодо багатокомпонентних сумішей (де бінарна система є найпростішим випадком), деякі цікаві явища глибоко відрізняють їх поведінку від поведінки однокомпонентних систем. Ми зараз говоримо про ретроградних явищах.

    У попередньому розділі ми дізналися, як «критична точка» для однокомпонентної системи означала все: найвищий тиск і температура, при якій можуть існувати дві фази і точку, для якої рідка і парова фази не відрізняються. Тоді ми дізналися, що це не стосується багатокомпонентних систем. Хоча критичною точкою для цих систем є загальна точка між кривими точки роси і міхура (точка, для якої рідка і парова фази не відрізняються), загалом ця точка не представляє ні максимального тиску, ні максимальної температури для паро-рідинного співіснування. Насправді ми дали нові назви цим максимумам: cricondenbar (для максимального тиску) і cricondentherm (для максимальної температури). Давайте подивимося на це ще раз на малюнку 4.2.5, де виділені критична точка (P c, T c), cricondentherm (T cc) та cricondenbar (P cc).

    Дивіться текст над зображенням
    Малюнок\(\PageIndex{5}\): Криконденбар, Cricondentherm і критична точка

    Будь ласка, нагадайте, що крива точки міхура являє собою лінію насиченої рідини (100% рідини з нескінченно малою кількістю пари), а крива точки роси являє собою лінію насиченої пари (100% пари з нескінченно малою кількістю рідини). Всі ці умови наведені на малюнку 4.2.5.

    Розглянемо тепер ізотермічні процеси, що протікають при Т = Т 1 і Т = Т 2, представлені на малюнку 4.2.6.

    Дивіться текст над зображенням
    Малюнок\(\PageIndex{6}\): Ізотермічне стиснення при Т 1 і Т 2

    На малюнку 4.2.6 показані два випадки ізотермічного стиснення для двох різних температур T 1 і T 2. Зверніть увагу, що ці температури такі, що T 1 < T c і T c < T 2 < T cc.

    Загальновідомо, що ізотермічне стиснення (підвищення тиску при постійній температурі) викликає конденсацію пари (пара, у випадку з водою). Це нормальна або очікувана поведінка пари при стисненні: чим більше ви стискаєте його, тим більше рідини ви отримуєте з нього після досягнення умов насичення. Це завжди вірно для чисто-компонентної системи, такої як вода.

    Ну, це саме те, що відбувається для нашого першого випадку, ізотермічного стиснення при T = T 1. У точці А ми знаходимося в стані ALL VAPOR (0% рідини) і починаємо переходити в двофазну область. Коли ми стискаємо з точки А в Б, утворюється все більше рідини, поки вся система не буде конденсована (точка В). Ми пройшли весь шлях від 0% рідини до 100% рідини, як ми очікували, стискаючи пар. Як прогресує вихід рідини з тиском, показано на малюнку 4.2.7.

    Всі теги необхідні
    Малюнок\(\PageIndex{7}\): Вихід рідини для ізотермічного стиснення при T 1

    Знову ж таки, тут немає нічого суперечливого очікуванням, і ми отримаємо той самий результат, поки T < T c. Однак у регіоні T c < T < T < T cc відбувається щось дуже цікаве.

    У другому випадку (T c < T 2 < T cc) ми маємо іншу поведінку. У точці С (рис. 4.2.6) ми починаємо в стані ALL VAPOR (0% рідини); збільшуючи тиск, ми змушуємо систему увійти в двофазну область. Таким чином, деяка рідина повинна випасти; ми очікуємо, що в міру зростання тиску ми будемо виробляти все більше і більше рідини. Це вірно певною мірою... АЛЕ, подивіться на кінцеву точку нашої подорожі, точка D: хоча ми виробляємо рідину, наш кінцевий стан (точка роси) вимагає, щоб ми знову мали 0% рідини в системі.

    Як так?? Це говорить нам про те, що, коли ми входимо в двофазну область, ми почнемо виробляти деяку кількість рідини; але буде точка (максимального виходу рідини), де ця рідина почне випаровуватися (точка С»). Іншими словами, навіть якщо ми стискаємо систему, рідина буде випаровуватися і не конденсуватися. Хіба це не суперечить очікуванням? Так, і саме тому ми називаємо це ретроградною (всупереч очікуванням) поведінкою.

    На малюнку 4.2.8 показана типова крива зміни відсотка об'єму рідини з тиском. Цю криву можна також назвати кривою випадання рідини.

    Дивіться текст над зображенням
    Малюнок\(\PageIndex{8}\): Вихід рідини для ізотермічного стиснення при T 2

    Збільшення рідкої фракції при зменшенні тиску між точками С і D прямо протилежно нормальному тренду. Така поведінка, однак, характерно для газоконденсатних систем. Ретроградні умови можуть зустрічатися при глибоководному видобутку газу, а також в пластових умовах.

    Для виробничих операцій зазвичай метою є підтримка тиску, щоб досягти максимального випадання рідини. Початкові умови PVT свердловини можуть відповідати точці вище точки D. Якщо умови на гирлі свердловини підтримуються поблизу точки С', відновлення рідини на поверхні максимізується. Однак максимальне випадання рідини домагається далеко не завжди. В умовах пласта присутність рідини в газовому резервуарі небажана, оскільки рідини мають незначну рухливість (при низьких насиченнях) і, таким чином, вуглеводневий буде — для практичних цілей — втрачений назавжди. Рідина також погіршує рухливість газу; отже, в газовому резервуарі слід уникати видобутку рідини в умовах пласта. Це часто досягається шляхом регерметизації або уприскування пісного газу.

    Важливо також бачити, що подібну поведінку слід очікувати в області P c < P < P cc. У цьому випадку ми говоримо про ретроградне випаровування, оскільки ми будемо переходити від 100-% рідини до іншого 100-% рідкого стану (як на кривій точки міхура) при ізобарному нагріванні.