Введення
Природні гази, що є одним з основних об'єктів нафтогазової індустрії, являють собою суміші метану і інших більш важких вуглеводнів, а також деяке кількість не вуглеводневих газів. Конструкція газової свердловини, а також умови транспортування і зберігання крім усього іншого визначаються фізико-хімічними властивостями газу. Таким чином, точне знання термофізичних властивостей сумішей природного газу є дуже важливим для практичних цілей нафтогазової індустрії на всіх стадіях, починаючи з розробки і закінчуючи споживчим використанням. Тому для контролю потоку всередині порід, експлуатаційних свердловин і трубопроводів необхідно знання властивостей нафти і газу в широкому діапазоні тисків і температур.
Але властивості природного газу, як і будь-який інший суміші, часто не можуть визначити з суперпозиції властивостей компонентів входять до складу суміші. Крім того, вони дуже чутливі до складу. Визначення різних фізичних властивостей природних газів представляє з себе нетривіальну задачу, і подібні системи слід розглядати як складні . Класичні рівняння стану мають обмежену область застосування і одержувані з їх допомогою чисельні дані мають розбіжності з експериментом, наприклад, в області двофазних станів, а також при визначенні теплоемкостей при високих тисках і при обчисленні коефіцієнта Джоуля-Томпсона. Водночас експериментальне визначення термофізичних властивостей подібних систем в широких діапазонах температур і тисків досить затратно за часом і дорого з економічної точки зору. Крім того, не для всіх сумішей природного газу і не для всіх діапазонів тиску і температури можливе проведення тих чи інших експериментів.
Розпочата близько 50 років тому розробка алгоритмів моделювання надала новий потужний інструмент, що дозволяє використовувати комп'ютери для моделювання та передбачення термофізичних, структурних і динамічних властивостей різних систем. Найбільш широко використовувані методи - це метод Монте-Карло і метод молекулярної динаміки . Ці методи забезпечують зв'язок між мікроскопічним молекулярним рівнем і макроскопічним поведінкою шляхом вирішення фундаментальних рівнянь статистичної механіки.
У даний роботі в якості інструменту був обраний метод Монте-Карло, що дозволяє передбачати термодинамічні властивості великої різноманітності як чистих систем, так і сумішей. Головними перевагами є можливість обробки інформації про стани великої кількості молекул за відносно короткий час і хороша точність обчислень.
Як приклади застосування молекулярного моделювання в нафтогазовій промисловості можна привести [1]:
1. Визначення властивостей важких вуглеводнів;
. Визначення теплових властивостей природних газів;
. Отримання фазових діаграм, фазових густин одно-, двох і багатокомпонентних систем;
. Визначення адсорбційних властивостей;
. Визначення розчинності газів, наприклад, в полімерних покриттях труб.
Отже, мета даної роботи - отримання термодинамічних характеристик сумішей вуглеводнів на основі моделювання методом Монте-Карло.
Були поставлені наступні завдання :
