Qazli bə neftli SÜxurlarin fiZİKİ xassəLƏRİ

MÜHAZİRƏ № VIII

VIII.1.Faza keçidlərinin növləri

Yataqlarının işlənməsi prosesində neft, qaz və suyun çıxarılması nəticəsində layda təzyiqin, temperaturun dəyişməsi baş verir. Təzyiqin (bəzən də temperaturun) dəyişməsindən asılı olaraq layda neft, qaz və su arasında faza keçidləri baş verərək, onların laydakı tərkiblərini dəyişdirir. Faza dəyişikliklərinin intensivliyi laydan quyu dibinə gəldikcə artaraq quyuların qaldırıcı borularında, yer üzərində nəqledilmə prosesində daha güclü gedir. Məsələn, təzyiqin azalması ilə neftdən qazın ayrılmsı (qaz fazasının artması) baş verir. Beləliklə, neft və qazın çıxarılması prosesi arasıkəsilmədən baş verən faza keçidləri ilə davam edir. Qeyd etmək lazımdır ki, faza keçidlərində qaz və neftin komponentləri sərbəst faza dəyişmələrinə məruz qalır. laydan çıxarılmış qaz fazasından, süni yollarla (məsələn, traplarda) yaradılmış faza keçidləri nəticəsində daha ağır komponentləri ayırmaq olur (benzin, kerosin və s.). Faza keçidlərinin işlənməyə təsiri əsas etibarilə qaz-kondensat yataqlarının istismarında daha çox özünü göstərir. Bu cür yataqların tükənməyə işlənmə dövründə lay şəraitində kondensatın itməsinin əsas səbəbi faza keçidinin nəticəsidir. Yuxarıda qeyd olunanlara əsasən neft-qaz-kondensat yataqlarının səmərəli istismar rejiminin seçilməsində və onun yaradılmasında faza keçidlərinin tədqiqinin böyük əhəmiyyəti vardır.

Odur ki, neft-qaz-kondensatın tərkibindəki ayrı-ayrı komponentlərin faza keçidləri və faza haldəyişmələri qanunlarının öyrənilməsi neftmədən praktikasının əsas məsələlərindən biridir. Məsələn, laya təsir üsullarının, qaz-kondensat yatağının işlənmə sisteminin, yer üzərindəki yığım və nəql məntəqələrinin iş rejiminin, avadanlığın və s. seçilməsi faza keçid proseslərinə əsaslanır.

Neft və qaz-kondensat yataqlarının məhsulu olan neft, qaz və kondensat çoxkomponentli karbohidrogenlərin qarışığından ibarətdir. Bu komponentlərin bir fazadan digər fazaya keçməsinin, yəni faza dəyişməsinin izahına birkomponentli sistemdə baxaq.

Çoxlu hissəciklərdən təşkil olunmuş istənilən obyekt və ya istənilən cisim makroskopik sistem adlanır. makroskopik sistemin ölçüləri həmişə atom və molekulların ölçülərindən xeyli böyük olur. Belə sistemi xarakterizə edən bütün makroskopik əlamətlər və sistemin onu əhatə edən cisimlərə münasibəti makroskopik parametrlər adlanır. Bunlara misal sıxlığı, həcmi, elastikliyi, konsentrasiyanı (qatılıq), polyarizasiyanı, maqnitlənməni və s. göstərmək olarş Asılı olmayan makroskopik parametrlərin yığımı, sistemin vəziyətini müəyyən edir. Sistemin əvvəlki vəziyyətindən (halından) asılı olmayan və onun hazırkı anda vəziyyətinin müyyən edən (yəni asılı olmayan parametrlərin yığımı) kəmiyyətlər vəziyyət və ya hal funksiyaları adlanır. Sistemin parametrləri zaman ərzində dəyişməzsə, belə vəziyyət stasionar sayılır. əgər sistemdə bütün parametrlər zamandan asılı olaraq dəyişmirsə və bundan əlavə xarici mənbələrin təsirindən heç bir stasionar axın yoxdursa, belə sistemin vəziyyətinə müvazinət halı deyilir (termodinamik müvazinət halı). Termodinamik sistemə, adətən, termodinamik müvazinətdə olan makroskopik sistemlər aid olur. Termodinamik müvazinət vəziyyətində sistemi xarakterizə edən parametrlərə termodinamik parametrlər deyilir.

Sistemə daxil olan hissəciklərin fazada paylanmasını və hərəkətini müəyyən edən kəmiyyətlər daxili parametrlər adlanır. Məsələn, sıxlıq, təzyiq, enerji və i. a. Sistemin daxili parametrləri intensiv və ekstensiv növə ayrılır. Sistemdəki hissəciklərin sayından və ya ketləsindən asılı olmayan parametrlərlə intensiv (təzyiq, temperatur və s.), sistemdəki hissəciklərin sayından və ya kütləsindən asılı olan parametrlərə isə addativ və ya ekstensiv parametrlər deyilir (enerji, entropiya və s.).

Daxili parametrləri xarici parametrlərdən və enerjidən asılı olan müvazinətli sistem erqodik sistem adlanır. Bütün termodinamik sistemlər – homogen və heterogen siniflərə ayrılır.

Homogen sistem elə sistemlər ki, daxili xassələri həcmin bütün nöqtələrində eyni olur. Adətən, homogen sistemlər fiziki bircinsli, yəni həcmin istənilən hissəsində eyni fiziki xassəyə malik sistemlərə aid edilir. Ey cür sistemə misal bircinsli qaz, maye və bərk cisimləri göstərmək olar.

Bir neçə fiziki bircinsli cisimdən təşkil olunmuş sistemlərə hetorogen sistemlər deyilir. Belə sistemlər eyni bir cismin müxtəlif aqreqat halını özündə cəmləşdirir (məsələn, qaz-maye; su-buxar və s.).

Heterogen sistemin bir hissəsi olmaqla, digər hissələrindən hər hansı xassəsinə görə sıçrayışla dəyişən (sərhəd ayırıcısı ilə ayrılmış) fiziki bircinsli cismə faza deyilir. Sistem maye və buxardan təşkil olunduğu halda, maye bir fazanı, buxar digər fazanı təcəssüm etdirir.

Fazadan əlavə, termodinamik sistemin müvazinət halının tədqiqində (istər homogen, istərsə də heterogen sistemlər üçün) komponent anlayışı böyük əhəmiyyət kəsb edir. komponent sistemin elə hissəsidir ki, onun miqdarı digər hissələrin miqdarından asılı deyildir. Məsələn, qaz qarışığı birfazalı olmasına baxmayaraq çoxkomponentli sistemdir. Belə ki komponentin sayı sistemdə olan müxtəlif qazların sayı qədərdir. Iki komponentli sistem – binar və ya ikili, üçkomponentli sistem isə ternar və ya üçülü sistem adlanır. Ümumi halda heterogen sistemlərin müvazinət şərtləri termodinamikanın qanunlarından alınır. Qibbs göstərmişdir ki, müvazinət halının ümumi xarakteristikası, daxili enerji diferensialının sıfra bərabər olmasıdır. Bu kriterinin fiziki mənası – müvazinət halına yaxınlaşdıqca daxili enerji və izobar patensialının minimuma cəhd etməsi və müvazinət halına ona çatmasıdır.

Qibbsə görə heterogen sistemi xarakterizə edən asılı olmayan dəyişənlərin sayı – sərbəstlik dərəcəsinin sayı:

olur. Burada n – komponentin sayı: K – fazanın sayıdır.

Beləliklə, təzyiq və temperaturun təsiri altında olan termodinamik sistemin müvazinət vəziyyətindəki sərbəstlik dərəcəsi, komponentlərin sayına iki əlavə etməklə, fazaların sayının çıxılmasından alınan rəqəmə bərabərdir.

Tutaq ki, ikifazalı binar karbohidrogen sisteminin vəziyyətinə baxılır. Deməli, və olduğundan, sistemin termodinamik müvazinət vəziyyətinin sərbəstlik dərəcəsi olacaqdır. Bu o deməkdir ki, sistemin vəziyyəti iki termodinamik parametrlə öyrənilə bilər (məsələn, təzyiq və temperatur).

Üçkomponentli sistemin ikifazalı müvazinət halına baxdıqda isə sərbəstlik dərəcəsinin sayı alınır. Deməli, belə sistyemin termodinamik vəziyyəti temperatur və təzyiqdən əlavə üçüncü bir parametrlə xarakterizə olunacaqdır. Belə halda üçüncü hal parametri kimi komponentin konsentrasiyasını qəbul etmək olar.

Baxılan komponentin, baxılan fazada konsentrasiyası dedikdə, bu komponentin həmin fazada mol sayı və ya çəkisinin bu fazanın bütün komponentlərinin ümumi mol sayına və ya çəkisinə olan nisbəti başa düşülür. Birinci halda mol, ikinci halda isə çəki konsentrasiyası adlanır.

1.Birkomponentli sistem. Əgər hər hansı birkomponentli qazın təzyiqini verilmiş temperaturda artırsaq, onu mayeyə çevirmək mümkündür. Lakin bu proses müəyyən temperatura qəsdər davam edə bilər. Belə ki, bu temperaturdan yuxarı temperaturda qazın təzyiqini istənilən qədər artırdıqda da onu mayeyə çevirmək mümkün olmur. Həmin temperatur böhran temperatur, buna uyğun gələn təzyiq və xüsusi həcm isə böhran təzyiq və böhran həcm adlanır.

Böhran nöqtəsinin (C) əsas əlaməti bu nöqtədə maye və qaz fazası arasındakı fərqin itməsi, başqa sözlə, onların xassələrinin eyni olmasıdır. Burada fazaları ayıran səth itir.

2.İkikomponentli sistem. Verilmiş tərkib üçün iki komponentli - binar karbohidrogen qarışığı üçün P-V diaqramına baxaq. Binar sistem üçün P-V diaqramının əsasd xüsusiyyəti, sistemin şeh nöqtələrindən doymuş nöqtələrə keçidində təzyiqin artmasından ibarıtdir. Bu onunla izah olunur ki, sistem ikifazalı zonadan keçdikdə maye və qaz fazasının tərkibi fasiləsiz dəyişir. Maye fazasının kondensasiyası artıb, ümumi sistem üçün doyma nöqtəsinə çatanadək, onun tərkibi tez buxarlanankomponentlərə görə zənginləşir.

3.Çoxkomponentli sistemş. Təbii şəraidə neft və qaz kondensat yataqları çoxlu karbohidrogen komponentlərin qarışığını özündə toplayır. Çoxkomponentli sistemin faza keçid diaqramı bir və ikikomponentli sistemə nisbətən daha mürəkkəbdir.