Физико-химическое моделирование в нефтегазовой геохимии. Часть 2. Модели гетерогенных систем. Бычинский В.А - 77 стр.

UptoLike

Рубрика: 

– 77 –
âèÿõ, áûòü ñâÿçàííûìè ïîòîêàìè âåùåñòâà è ýíåðãèè. Â ãåîõè-
ìèè äîñòàòî÷íî ÷àñòî âîçíèêàåò ïîòðåáíîñòü â ìîäåëèðîâàíèè
«îòêðûòûõ» ñèñòåì è ïðîöåññîâ, âåñüìà äàëåêèõ îò ðàâíîâåñèÿ
èç-çà ïîòîêîâ ýíåðãèè, ïîääåðæèâàåìûõ âíåøíèìè èñòî÷íèêà-
ìè. Íàèáîëåå ÿðêèì ïðèìåðîì òàêîãî ðîäà ìîæíî ñ÷èòàòü ñî-
âîêóïíîñòü âíåøíèõ îáîëî÷åê Çåìëè («îêåàí – àòìîñôåðà –
áèîñôåðà – îñàäî÷íûé ñëîé ëèòîñôåðû», êîòîðûå ìîãóò ðàñ-
ñìàòðèâàòüñÿ êàê «ðåçåðâóàðû»), ÷åðåç êîòîðûå ïðîèñõîäèò èí-
òåíñèâíàÿ äèññèïàöèÿ äâóõ âñòðå÷íûõ ïîòîêîâ ýíåðãèè – ñîë-
íå÷íîé è ãëóáèí Çåìëè.
Ðàññìîòðèì îäèí èç âîçìîæíûõ ïîäõîäîâ ê ìîäåëèðîâàíèþ
ýâîëþöèè ïîäîáíûõ ìåãàñèñòåì ñ ïîòîêàìè ïîäâèæíûõ ãðóïï ôàç
(ÏÃÔ) è ëîêàëüíî-âðåìåííûì ðàâíîâåñèåì â ðåçåðâóàðàõ. Ïîäõîä
îáúåäèíÿåò ìîäåëü äèíàìèêè ìàññîïåðåíîñà â ñèñòåìå ðåçåðâóà-
ðîâ ñ ðàñ÷åòîì èõ ðàâíîâåñíîãî ôàçîâîãî ñîñòàâà ìåòîäîì ìèíèìè-
çàöèè ñâîáîäíîé ýíåðãèè è áàçèðóåòñÿ íà òðåõ îñíîâíûõ ïðèíöèïàõ:
1. Ðåçåðâóàðû, èç êîòîðûõ ñîñòîèò ìåãàñèñòåìà, õàðàêòåðè-
çóþòñÿ áûñòðûì (îòíîñèòåëüíî ñêîðîñòåé ïåðåíîñà âåùåñòâà ìåæ-
äó íèìè) ïåðåìåøèâàíèåì è äîñòèæåíèåì ðàâíîâåñèÿ â èõ ïðåäå-
ëàõ (ïðèíöèï ëîêàëüíî-âðåìåííîãî ðàâíîâåñèÿ); îíè ìîãóò íàõîäèòü-
ñÿ ïðè ðàçëè÷íûõ Ò è Ð;
2. Ìàññîïåðåíîñ ìåæäó ðåçåðâóàðàìè ïðîèñõîäèò â âèäå ïî-
òîêîâ ôèçè÷åñêè èíäèâèäóàëèçèðîâàííûõ ôàç (æèäêîé, ãàçîâîé, òâåð-
äîé èëè ãðóïïîé ïîäâèæíûõ ôàç) è õàðàêòåðèçóåòñÿ äëÿ êàæäîãî
ïîòîêà êîíñòàíòîé ñêîðîñòè ïåðåíîñà;
3. Âíóòðè ëþáîãî èç ðåçåðâóàðîâ âîçìîæíî ïðîèçâîäñòâî èëè
ïîãëîùåíèå ÏÃÔ èëè ìàññû îòäåëüíûõ íåçàâèñèìûõ êîìïîíåíòîâ,
à òàêæå èçìåíåíèå ÒÐ-óñëîâèé.
Áóäåì ðàññìàòðèâàòü â êà÷åñòâå ìåãàñèñòåìû ñîâîêóïíîñòü
ãåòåðîãåííûõ ðåçåðâóàðîâ, êîòîðûå ìîãóò îáìåíèâàòüñÿ âåùåñòâîì
ïîñðåäñòâîì ïîòîêîâ ÏÃÔ. Ðåçåðâóàð – ýòî ëîêàëüíî-ðàâíîâåñ-
íûé ó÷àñòîê ìåãàñèñòåìû, èíäèâèäóàëèçèðîâàííûé â ïðîñòðàíñòâå
è ñîñòîÿùèé â îáùåì ñëó÷àå èç íåñêîëüêèõ ôàç.
Ïîòîê ÏÃÔ – ýòî ïîòîê êàêîé-ëèáî ïîäâèæíîé ôàçû èëè ãðóï-
ïû ôàç, ñîäåðæàùèõñÿ â ðåçåðâóàðå-èñòî÷íèêå è âûòåêàþùèõ èç
                             – 77 –
âèÿõ, áûòü ñâÿçàííûìè ïîòîêàìè âåùåñòâà è ýíåðãèè. Â ãåîõè-
ìèè äîñòàòî÷íî ÷àñòî âîçíèêàåò ïîòðåáíîñòü â ìîäåëèðîâàíèè
«îòêðûòûõ» ñèñòåì è ïðîöåññîâ, âåñüìà äàëåêèõ îò ðàâíîâåñèÿ
èç-çà ïîòîêîâ ýíåðãèè, ïîääåðæèâàåìûõ âíåøíèìè èñòî÷íèêà-
ìè. Íàèáîëåå ÿðêèì ïðèìåðîì òàêîãî ðîäà ìîæíî ñ÷èòàòü ñî-
âîêóïíîñòü âíåøíèõ îáîëî÷åê Çåìëè («îêåàí – àòìîñôåðà –
áèîñôåðà – îñàäî÷íûé ñëîé ëèòîñôåðû», êîòîðûå ìîãóò ðàñ-
ñìàòðèâàòüñÿ êàê «ðåçåðâóàðû»), ÷åðåç êîòîðûå ïðîèñõîäèò èí-
òåíñèâíàÿ äèññèïàöèÿ äâóõ âñòðå÷íûõ ïîòîêîâ ýíåðãèè – ñîë-
íå÷íîé è ãëóáèí Çåìëè.
      Ðàññìîòðèì îäèí èç âîçìîæíûõ ïîäõîäîâ ê ìîäåëèðîâàíèþ
ýâîëþöèè ïîäîáíûõ ìåãàñèñòåì ñ ïîòîêàìè ïîäâèæíûõ ãðóïï ôàç
(ÏÃÔ) è ëîêàëüíî-âðåìåííûì ðàâíîâåñèåì â ðåçåðâóàðàõ. Ïîäõîä
îáúåäèíÿåò ìîäåëü äèíàìèêè ìàññîïåðåíîñà â ñèñòåìå ðåçåðâóà-
ðîâ ñ ðàñ÷åòîì èõ ðàâíîâåñíîãî ôàçîâîãî ñîñòàâà ìåòîäîì ìèíèìè-
çàöèè ñâîáîäíîé ýíåðãèè è áàçèðóåòñÿ íà òðåõ îñíîâíûõ ïðèíöèïàõ:
      1. Ðåçåðâóàðû, èç êîòîðûõ ñîñòîèò ìåãàñèñòåìà, õàðàêòåðè-
çóþòñÿ áûñòðûì (îòíîñèòåëüíî ñêîðîñòåé ïåðåíîñà âåùåñòâà ìåæ-
äó íèìè) ïåðåìåøèâàíèåì è äîñòèæåíèåì ðàâíîâåñèÿ â èõ ïðåäå-
ëàõ (ïðèíöèï ëîêàëüíî-âðåìåííîãî ðàâíîâåñèÿ); îíè ìîãóò íàõîäèòü-
ñÿ ïðè ðàçëè÷íûõ Ò è Ð;
      2. Ìàññîïåðåíîñ ìåæäó ðåçåðâóàðàìè ïðîèñõîäèò â âèäå ïî-
òîêîâ ôèçè÷åñêè èíäèâèäóàëèçèðîâàííûõ ôàç (æèäêîé, ãàçîâîé, òâåð-
äîé èëè ãðóïïîé ïîäâèæíûõ ôàç) è õàðàêòåðèçóåòñÿ äëÿ êàæäîãî
ïîòîêà êîíñòàíòîé ñêîðîñòè ïåðåíîñà;
      3. Âíóòðè ëþáîãî èç ðåçåðâóàðîâ âîçìîæíî ïðîèçâîäñòâî èëè
ïîãëîùåíèå ÏÃÔ èëè ìàññû îòäåëüíûõ íåçàâèñèìûõ êîìïîíåíòîâ,
à òàêæå èçìåíåíèå ÒÐ-óñëîâèé.
      Áóäåì ðàññìàòðèâàòü â êà÷åñòâå ìåãàñèñòåìû ñîâîêóïíîñòü
ãåòåðîãåííûõ ðåçåðâóàðîâ, êîòîðûå ìîãóò îáìåíèâàòüñÿ âåùåñòâîì
ïîñðåäñòâîì ïîòîêîâ ÏÃÔ. Ðåçåðâóàð – ýòî ëîêàëüíî-ðàâíîâåñ-
íûé ó÷àñòîê ìåãàñèñòåìû, èíäèâèäóàëèçèðîâàííûé â ïðîñòðàíñòâå
è ñîñòîÿùèé â îáùåì ñëó÷àå èç íåñêîëüêèõ ôàç.
      Ïîòîê ÏÃÔ – ýòî ïîòîê êàêîé-ëèáî ïîäâèæíîé ôàçû èëè ãðóï-
ïû ôàç, ñîäåðæàùèõñÿ â ðåçåðâóàðå-èñòî÷íèêå è âûòåêàþùèõ èç