مخاليط هيدروكربونية

  خصائص النفط والغاز

مخاليط هيدروكربونية

لا يعد الخليط المكون من مكونين نظاما بسيطًا في سلوكه مثل المكون الواحد، أو المادة النقية. فبدلاً من خط واحد يمثل العلاقة بين الضغط ودرجة الحرارة، هناك منطقة واسعة يتعايش فيها مرحلتان (السائل والغاز). التالي هو ارتباط تخطيطي، أو مخطط طور، لسلوك الطور لخليط بنسبة 50:50 من اثنين من الهيدروكربونات مثل البروبان والهيبتان. يتم فرض منحنيات ضغط البخار للمكونين في حالتهما النقية على الارتباط.

منحنيات ضغط البخار لمكونين نقيين ومخطط الطور لخليط بنسبة 50:50 من نفس المكونات

المنطقة ذات الطورين في مخطط الطور يحدها من جانب واحد خط نقطة الفقاعة ومن الجانب الآخر خط نقطة الندى، مع اتصال الخطين عند النقطة الحرجة. تحدث نقطة الفقاعة عندما يبدأ الغاز في ترك المحلول في النفط مع انخفاض الضغط، في حين يتم الوصول إلى نقطة الندى عندما يبدأ السائل في التكثف من الغاز إما مع انخفاض أو زيادة الضغط. من الأهمية بمكان حقيقة أنه، عند درجة حرارة معينة، يكون الضغط الذي يتم عنده تكثيف خليط من مكونين إلى سائل إجمالي أقل من الضغط الذي يتكثف عنده المكون الأخف في الخليط إذا لم يكن موجودًا في الخليط.

يكون الضغط الذي يتم عنده تبخير خليط المكونين إلى غاز اجمالا أعلى من الضغط الذي يتبخر عنده المكون الثقيل إذا لم يكن موجودًا في الخليط. يحدث هذا بسبب قوى الجذب بين الجزيئات ذات الأحجام المتشابهة والمختلفة. إن جذب الجزيئات الثقيلة للجزيئات الخفيفة يسحب المادة الخفيفة إلى السائل عند ضغط أقل مما تفعله الجزيئات الخفيفة فيما بينها في غياب الجزيئات الثقيلة. إن جذب الضوء للجزيئات الثقيلة يسحب المادة الثقيلة إلى غاز عند ضغط أعلى مما تفعله الجزيئات الثقيلة فيما بينها في غياب الجزيئات الخفيفة.

عند النقطة الحرجة، تكون خصائص كل من مخاليط الغاز والسائل متطابقة. ومن المهم أن تعريف النقطة الحرجة، كما هو مطبق على نظام مكون واحد، لم يعد ينطبق لأن الطورين السائل والغازي موجودان عند درجات حرارة وضغوط أعلى من النقطة الحرجة، على الرغم من أن الدرجة قد تكون طفيفة في نظام مكون من نقطتين فقط عناصر. عندما يصبح النظام أكثر تعقيدًا مع وجود عدد أكبر من المكونات المختلفة، فإن نطاقات الضغط ودرجة الحرارة التي توجد فيها مرحلتان تزداد بشكل كبير.

مخطط طوري لنفط منخفض الانكماش

يظهر في الشكل أعلاه مخطط مثالي لمرحلة الضغط ودرجة الحرارة للبترول الشائع الموجود بشكل طبيعي. إذا كان الزيت موجودًا عند نقطة الفقاعة، أو إذا كان ضغط المكمن الأصلي هو ضغط تشبع الخليط، فسيكون النفط موجودًا عند A. وإذا كان ضغط هذا الزيت نفسه عند A، فسيكون الزيت أقل من التشبع. تتم الإشارة إلى درجات حرارة وضغوط الخزان الفاصل والمخزون. ومع ذلك، لا تشير كميات السائل والغاز الممثلة بموقع نقطة خزان المخزون على الرسم البياني إلى ما يمكن أن يحدث في خزان المخزون لأن الخليط الأصلي يتغير عند الفاصل في عملية إنتاج النفط والغاز.

يمثل خط درجة الحرارة العمودي أو الثابت AB، المسار الذي تسلكه المادة في المنطقة ذات الطورين حيث ينخفض الضغط عند درجة حرارة الخزان ويمثل كميات السائل والغاز الموجودة في حالة توازن عند ظروف درجة الحرارة والضغط المتمثلة في الموقع المحدد للنقطة في حلقة المرحلة. ويتم تمثيل ذلك فيزيائياً في المكمن عن طريق الغاز الخارج من المحلول، والذي تعتمد كميته على مقدار الانخفاض في الضغط.

كلمات مفتاحية: انكماش، نفط، غاز، تبخر.