加压下纯流体表面张力的统计热力学模型

从Ｋｉｒｋｗｏｏｄ－Ｂｕｆｆ理论出发，引入Ｇｕｂｂｉｎｓ的Ｌｅｎｎａｒｄ－Ｊｏｎｅｓ模型流体的径向分布函数表达式，建立了一个三参数分子热力学模型，可以准确计算加压下纯流体的表面张力。对２２个纯组分流体的表面张力进行了关联，温度从常温到临界点，压力从常压到几十个大气压，计算的平均标准差为０．６０５５ｍＮ／ｍ，精度令人满意。     

基于实际气体状态方程的多元热流体井筒传热模型

实际气体状态方程是分析实际气体混合过程的重要方程,瞬态导热函数是分析多元热流体井筒传热的关键函数。针对目前多元热流体井筒传热模型将多元热流体中多元组分实际气体混合物简化为理想气体混合物进行运算的问题,基于实际气体状态方程、混合法则与新型瞬态导热函数建立了多元热流体井筒传热模型。利用该模型,对多元热流体井筒内各热力学参数变化进行分析,并把分析结果与理想气体模型的结果进行对比。研究结果表明,在注入相同参数的多元热流体情况下,理想气体模型各热力学参数计算结果与实际气体模型结果存在一定差别,证明了实际气体状态方程对多元热流体井筒传热过程存在一定影响,将多元热流体中多元组分实际气体混合物简化为理想气体混合物会给计算结果带来误差,降低计算结果的准确度。实际气体传热模型为进一步准确分析井筒内多元热流体流动与传热规律提供坚实的理论基础。     

对二甲苯-醋酸-水三组分物系密度和黏度的测定

在常压、298.15~353.15K条件下,采用U形振动管密度计测定了对二甲苯-醋酸-水三组分物系(水质量分数为5%和10%)的密度,用乌氏黏度计测定了对二甲苯-醋酸-水三组分物系的黏度,用密度数据计算了超额摩尔体积,用黏度数据计算了混合黏度的变化。在不同的温度和组成下,超额摩尔体积为负值,混合黏度的变化为正值。对不同温度下的超额摩尔体积和混合黏度的变化数据由Red lich-K ister方程进行了拟合。计算了对二甲苯-醋酸和水虚拟二组分物系的超额摩尔体积和混合黏度的变化。     

巴豆酸-溶剂二组分物系密度和黏度的测定

在常压下,采用U形振动管密度计和乌氏黏度计测定了巴豆酸-苯、巴豆酸-甲苯和巴豆酸-乙酸乙酯二组分物系在298.15~343.15K下的密度和黏度与巴豆酸-丙酮二组分物系在298.15~323.15K下的密度和黏度。采用最小二乘法对二组分物系的密度与温度的关系进行了多项式回归,对不同温度下的对比黏度与溶质巴豆酸浓度的关系由Jones-Doles方程进行了回归。密度计算值与实验值的最大标准偏差为0.000 17,对比黏度计算值与实验值的最大标准偏差为0.025 2。     

多组分烃类混合物气液两相流格子玻尔兹曼模型

针对传统格子玻尔兹曼模型无法处理真实多组分混合物气液两相流的问题,提出了一种新的基于四参数(临界温度、临界压力、偏心因子、体积修正因子)状态方程的多组分格子玻尔兹曼模型。模型首先使用烃类混合物状态方程计算混合流体间作用力,并提出一种将混合流体作用力分配给各流体组分的方法,从而计算出混合流体中各组分所受作用力,再使用精确差分方法将组分作用力引入格子玻尔兹曼模型。同时为正确反应黏度变化对多相体系流动过程的影响,引入LBC(Lorentz-Bray-Clark)黏度模型计算混合流体的黏度。利用该模型,分别模拟了甲烷、乙烷、丙烷等多组分气液两相共存问题。新模型计算结果与使用逸度平衡方法获得的理论解吻合度较高,验证了新模型的正确性。图7表1参24     

气体动力黏度求解新方程

为了获得低压和高压下酸性或者非酸性天然气的动力黏度统一公式,使用数据分析软件Origin75,采用LGE关联,对46组实验数据进行了拟合,确定了方程的系数。将API技术数据手册等参考文献中的公式与拟合的新方程进行对比,得出:在计算低压下纯组分及混合组分气体的动力黏度时都比较精确,在计算高压下烃类及混合组分气体的动力黏度时拟合的新方程与API公式比较精确,高压下非烃类气体的动力黏度计算,API公式比较精确。但是,API公式繁多,建议在求解低压和高压下纯烃类及其混合组份的动力黏度时,采用拟合的新方程计算,在求解高压下非烃类气体黏度时,采用API技术数据手册中相应的公式计算。     

基于G~E混合规则的统计缔合流体方程预测CO_2在水中的溶解度

基于改进的SRK-CPA缔合流体方程和Huron-Vidal混合规则,建立了预测CO_2在纯水中的溶解度的热力学模型(iCPA-HV),并与SRK-HV和PRSV-WS模型进行了对比。实验结果表明,i CPA-HV模型考虑了水的自缔合和CO_2-H_2O的交叉缔合,且模型中的拟合参数可关联成温度的函数;在278~573 K、0.1~140 MPa范围内,采用iCPA-HV模型预测CO_2在水中的溶解度精度最高,平均绝对相对误差(AARD)为4.15%;PRSV-WS模型次之,AARD为6.01%;SRK-HV模型最差,AARD为25.41%。     

由纯物质的蒸汽压方程关联混合物的汽液平衡——碳氢化合物体系

将经典热力学方法与双流体模型结合，由纯物质的蒸汽压方程，关联了低压下的二元混合物的汽液平衡，只需要一个二元相互作用参数，计算精度与二参数的Ｗｉｌｓｏｎ方程相当。     

乙酸乙酯-N,N-二甲基甲酰胺-水三组分物系液液平衡数据的测定及关联

为选择适用于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)废水处理的萃取剂,在常压下,用液液平衡釜测定了30,35,40,45,50℃时乙酸乙酯-DMF-水三组分物系的液液平衡数据。采用NRTL和UNIQUAC方程对液液平衡的实验数据进行关联,得到了不同温度下的乙酸乙酯-DMF-水三组分物系的方程参数。采用经验式对不同温度下的方程参数进行关联,得到方程参数的温度经验式。对乙酸乙酯-DMF-水三组分物系,采用UNIQUAC方程关联结果较好,利用UNIQUAC方程计算的温度值与实验值的平均偏差为0.031 0;组分的最大平均偏差为0.017 9。     

CO_2黏度模型及求解

注气过程中,CO2沿井筒到地层温度、压力变化较大,CO2黏度是重要的流体物性参数.鉴于P-V-T和T-μ-p图的相似性建立的基于P-R状态方程的CO2黏度模型,通过引入卡当公式求解并将解表示成三角函数和双曲函数的形式,适用于注气过程中存在跨临界的宽温度、宽压力范围的CO2黏度的计算.通过与实验测试结果的153个数据点对比分析,平均相对误差6.32%.该模型即求解方法具有较高的精度,并能够连续通过临界点,方便实用.     

基于PR状态方程的粘度模型

基于p-v-T和T-μ-p图形的相似性。结合两参数Peng-Robison状态方程,建立了一个能够同时预测流体气、液相粘度的统一模型。该模型的特点是能够同时描述气、液相及超临界流体的粘度随温度、压力和组成的变化,并能够连续通过临界点。在宽广的温度、压力范围内,对22种烷烃及二氧化碳、氮气共计4250个数据点的粘度进行了计算,绝对平均误差为7.01%;通过引入vanderWals单流体混合规则,将PR粘度模型应用于明确烃类混合物及油气藏流体粘度的计算。三个二元烃类混合物2441个数据点的绝对平均误差为15.71%;9种天然气及22种油藏原油粘度计算值的绝对平均误差分别为9.8%和13.99%,计算结果优于现有的油气藏流体粘度模型。     

Viscosity Model for CO-Noble Gas Mixtures at Atmospheric Conditions

We have presented an empirical model for predicting the viscosity of binary mixtures of gases, based on our previous correlation for natural gas mixtures (Miadonye and Clyburn, 2003). New parameters were derived for binary mixtures of carbon monoxide-noble gases and for carbon monoxide-nitrogen gases, for temperatures from 0-1000°C. The model was validated with the Chapman-Enskog equation for gas mixtures, with and without length scaling factor. For five equimolar and eight non-equimolar mixtures of gases at temperatures from 0-1000°C, the model gave an excellent viscosity prediction with an overall average absolute deviation of 0.45%. The model is simple to incorporate in design and simulation packages, and more accurate than any correlation currently used for estimating the viscosities of gas mixtures.     

大港减压渣油超临界萃取分馏窄馏分的黏度混合规律

 测定了不同温度下大港减渣及其超临界萃取分馏(SFEF)窄馏分的黏度，考察了不同SFEF窄馏分的黏度混合规则，讨论了SFEF窄馏分中混合萃余残渣对其黏度的影响。结果表明，随着SFEF窄馏分逐渐变重，其黏度逐渐增大，黏温性质变差。采用多元线性回归的方法，根据各SFEF窄馏分的密度和数均相对分子质量，对其黏度进行了关联，计算值与实测值平均相对误差为 16.56%；不同SFEF窄馏分混合，其黏度符合对数混合规则，计算值与实测值的平均相对误差分别为 13.42%（按质量分数加和）和14.77%（按体积分数加和）。萃余残渣对SFEF窄馏分黏度的影响很大，随着萃余残渣加入量的增加，体系的黏度增大，萃余残渣每递增1％时，体系黏度的平均增加值不断迅速增大，最高可达6444 mPa s。     

基于能量及原油物性定量分析的油-水混合液黏度预测模型

高含水油-水混合液往往不能形成稳定的乳状液,而是原油将其中一部分水乳化,形成了油包水(W/O)乳状液液滴和游离水的掺混体系.传统的乳状液黏度模型并不适用于这种非稳定乳化的油-水混合体系.采用搅拌测黏法测定并研究了搅拌转速、含水率及温度对油-水混合液表观黏度的影响.结果表明:油-水混合液的表观黏度随着搅拌速率的增大、含水...     

液体的粘度与导热系数间的关系

将流体粘度和导热系数的自由体积模型与平衡性质的统计力学理论相结合,导出用液体蒸发潜热表示的关联液体粘度与导热系数的基本方程。对30种有代表性的物质(354个点)的平均相对关联误差为3.56％。应用蒸发潜热与温度的关系式,进一步得到以温度表示的关联上述两种传递性质的方程,对30种物质的关联误差为3.24％。     

1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐离子液体水溶液的密度、黏度与温度、组成的关系

合成了1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐离子液体（[Bmim]HSO4），在常压和303.15K~333.15K的温度范围内测定了该离子液体水溶液的密度和粘度，分别计算出过量摩尔体积和黏度偏差，并采用Redlich-Kister方程对过量摩尔体积和黏度偏差进行拟合。实验结果表明：随着水含量增加、温度升高，[Bmim]HSO4水溶液的密度和黏度均减小，过量摩尔体积和黏度偏差在全部水含量范围内均为负值。Redlich-Kister四阶方程可以很好的拟合该二元体系的过量摩尔体积和黏度偏差。离子液体水溶液的密度和黏度性质受离子液体阴阳离子之间的相互作用以及离子液体与水之间形成的氢键作用的影响。     

碳酸二乙酯-对二甲苯二元物系粘度和密度的测定

在常压、298.15~363.15K条件下,对碳酸二乙酯-对二甲苯二元物系采用U形振动管密度计测定其密度,采用乌氏粘度计测定其粘度。并由密度和粘度数据计算该物系的超额体积和超额粘度,同时对不同温度下的超额体积与组成的关系进行了多元回归,对超额粘度与组成的关系按Red lich-K ister方程进行了关联,计算值与实验值的最大标准偏差小于3%。     

利用修正的幂律关系式预测液体混合物的导热系数

在估算液体混合物导热系数的幂律关系式的基础上,将液体混合物中各组分导热系数的比值引入幂律关系式,导出了估算液体混合物导热系数的修正的幂律关系式。利用修正的幂律关系式计算了二组分液体混合物的65个物系76组386个导热系数,计算值与文献值的总平均相对偏差为1.26%。与文献方法相比,修正的幂律关系式总平均相对偏差最小;只需要各组分的导热系数数据,就可预测液体混合物的导热系数,简单方便;适用于有机物的液体混合物及其水溶液,可用于多组分液体混合物,不受组分导热系数相对大小的限制。     

Viscosity Prediction of Non-Newtonian Waxy Crude Heated at Various Temperatures

Viscosities are important parameters for design and operation of crude pipelines. The heating temperature is the major factor affecting viscosities of waxy crude below the wax appearance temperature. Below the abnormal point, waxy crude exhibits non-Newtonian flow behavior with the viscosity dependent on the shear rate. Both of these make determination of the non-Newtonian viscosities of waxy crude a very time-consuming job. On the basis of the model for predicting non-Newtonian viscosity of waxy crudes as a function of temperature and precipitated wax, an approach to predict non-Newtonian viscosity of waxy crude heated to various temperatures has been developed only based on a few measurements. The accuracy of prediction by this approach has been verified by 468 viscosity data from the Daqing crude heated at various temperatures. The totally average relative deviation between the measured and predicted viscosity is 9.42%.