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Towards accurate phase behavior modeling for hydrogen sulfide/water mixtures
Fluid Phase Equilibria ( IF 2.6 ) Pub Date : 2020-10-01 , DOI: 10.1016/j.fluid.2020.112691 Shiyu Yin , Zhiyuan Wang , Chang Lu , Huazhou Li
Fluid Phase Equilibria ( IF 2.6 ) Pub Date : 2020-10-01 , DOI: 10.1016/j.fluid.2020.112691 Shiyu Yin , Zhiyuan Wang , Chang Lu , Huazhou Li
Abstract Many deep gas wells contain acid gas components. Hydrogen sulfide (H2S) is one of the typical acid gases. Accurate flow simulations for H2S/H2O mixtures in reservoirs and wellbores requires a proper thermodynamic model that is capable of accurately modeling the H2S/H2O mixtures under in-situ conditions. This study aims at screening and developing cubic-equation-of-state-based thermodynamic models that can well describe the phase behavior of H2S/H2O mixtures. Peng-Robinson equation of state (PR EOS) (Peng and Robinson, 1976) and the Huron-Vidal (HV) (Huron and Vidal, 1979) mixing rule are used as the primary modeling framework. The temperature-dependent binary interaction parameter (BIP) correlations in the HV mixing rule are established by matching the measured vapor-liquid equilibria (VLE) data for H2S/H2O mixtures collected from the literature. The experimental VLE data cover a temperature range of 273.15–627.85 K and a pressure range of 0.41–303 bar, while the experimental density data cover a temperature range of 294.35–705.30 K and pressures up to 350 bar. Different volume translation (volume translation) strategies are examined in terms of their accuracy in reproducing the measured density data for H2S/H2O mixtures. We employ PR EOS together with the optimal BIP strategy in the HV mixing rule to reproduce the mutual solubility of H2S and H2O in VLE. The calculated results show a good agreement with the experimental data, especially at high temperatures and pressures; the average absolute percentage deviation (%AAD) of 4.90% and 4.95% can be obtained for reproducing the vapor-phase H2O solubility and the aqueous-phase H2S solubility, respectively. With the inclusion of the volume translation model proposed by Abudour et al. (2013), PR EOS together with the optimal BIP strategy in the HV mixing rule shows a good performance in estimating the aqueous-phase density for H2S/H2O VLE, i.e., an %AAD of 5.42% in reproducing the measured density data.
中文翻译:
对硫化氢/水混合物进行准确的相行为建模
摘要 许多深部气井都含有酸性气体成分。硫化氢 (H2S) 是典型的酸性气体之一。储层和井筒中 H2S/H2O 混合物的准确流动模拟需要适当的热力学模型,该模型能够准确模拟原位条件下的 H2S/H2O 混合物。本研究旨在筛选和开发能够很好地描述 H2S/H2O 混合物相行为的基于立方状态方程的热力学模型。Peng-Robinson 状态方程 (PR EOS)(Peng 和 Robinson,1976)和 Huron-Vidal (HV)(Huron 和 Vidal,1979)混合规则被用作主要建模框架。HV 混合规则中与温度相关的二元相互作用参数 (BIP) 相关性是通过匹配从文献中收集的 H2S/H2O 混合物的测量汽液平衡 (VLE) 数据来建立的。实验 VLE 数据涵盖了 273.15–627.85 K 的温度范围和 0.41–303 bar 的压力范围,而实验密度数据涵盖了 294.35–705.30 K 的温度范围和高达 350 bar 的压力。不同的体积平移(体积平移)策略在再现 H2S/H2O 混合物的测量密度数据的准确性方面进行了检查。我们将 PR EOS 与 HV 混合规则中的最佳 BIP 策略一起使用,以重现 H2S 和 H2O 在 VLE 中的互溶度。计算结果与实验数据吻合良好,特别是在高温和高压下;分别再现气相 H2O 溶解度和水相 H2S 溶解度的平均绝对百分比偏差 (%AAD) 为 4.90% 和 4.95%。包含 Abudour 等人提出的体积翻译模型。(2013),PR EOS 与 HV 混合规则中的最佳 BIP 策略在估计 H2S/H2O VLE 的水相密度方面显示出良好的性能,即在再现测量的密度数据时 %AAD 为 5.42%。
更新日期:2020-10-01
中文翻译:
对硫化氢/水混合物进行准确的相行为建模
摘要 许多深部气井都含有酸性气体成分。硫化氢 (H2S) 是典型的酸性气体之一。储层和井筒中 H2S/H2O 混合物的准确流动模拟需要适当的热力学模型,该模型能够准确模拟原位条件下的 H2S/H2O 混合物。本研究旨在筛选和开发能够很好地描述 H2S/H2O 混合物相行为的基于立方状态方程的热力学模型。Peng-Robinson 状态方程 (PR EOS)(Peng 和 Robinson,1976)和 Huron-Vidal (HV)(Huron 和 Vidal,1979)混合规则被用作主要建模框架。HV 混合规则中与温度相关的二元相互作用参数 (BIP) 相关性是通过匹配从文献中收集的 H2S/H2O 混合物的测量汽液平衡 (VLE) 数据来建立的。实验 VLE 数据涵盖了 273.15–627.85 K 的温度范围和 0.41–303 bar 的压力范围,而实验密度数据涵盖了 294.35–705.30 K 的温度范围和高达 350 bar 的压力。不同的体积平移(体积平移)策略在再现 H2S/H2O 混合物的测量密度数据的准确性方面进行了检查。我们将 PR EOS 与 HV 混合规则中的最佳 BIP 策略一起使用,以重现 H2S 和 H2O 在 VLE 中的互溶度。计算结果与实验数据吻合良好,特别是在高温和高压下;分别再现气相 H2O 溶解度和水相 H2S 溶解度的平均绝对百分比偏差 (%AAD) 为 4.90% 和 4.95%。包含 Abudour 等人提出的体积翻译模型。(2013),PR EOS 与 HV 混合规则中的最佳 BIP 策略在估计 H2S/H2O VLE 的水相密度方面显示出良好的性能,即在再现测量的密度数据时 %AAD 为 5.42%。