n-戊烷与n-癸烷混合液在高压宽温域下的密度特性研究及其在油气资源开发中的应用

为精确模拟油气藏行为并优化开采工艺，研究人员针对n-pentane(1)+n-decane(2)二元混合体系（摩尔分数x1=0.1024-0.9113），采用振动管密度计测定283-363 K温度范围、100 MPa压力下的压缩液体密度，相对不确定度达0.1%。通过修正Tait方程关联实验数据，绝对平均偏差低于0.01%，并计算获得等温压缩率、热膨胀系数及超额摩尔体积等关键热力学参数，为烃类燃料高效利用提供重要数据支撑。

　　

随着全球能源结构转型加速，化石燃料仍将在中长期占据重要地位。烃类混合物作为石油化工的核心组分，其精确的热力学性质（pρTx，即压力-密度-温度-组成关系）对油气藏开发、输运管道设计及燃料效率提升至关重要。然而，现有数据在高压（>50 MPa）和宽温域条件下的精度不足，特别是对n-alkanes（正构烷烃）混合体系的研究存在空白。为此，来自中国的研究团队在《Fluid Phase Equilibria》发表研究，系统测定了n-pentane（n-戊烷）与n-decane（n-癸烷）五种配比混合液的高压密度数据。

研究采用振动管密度计（vibrating tube densimeter）技术，结合高精度电子天平（METTLER TOLEDO XS205）配制混合样品，通过修正Tait方程建立数学模型，并推导出等温压缩率（isothermal compressibility）、热膨胀系数（isobaric thermal expansivity）等衍生参数。

【Experimental data】
实验显示所有混合物的密度均随温度升高而降低，随压力增大线性增加。在303 K时，x₁=0.9113混合物的密度从0.1 MPa的626.4 kg·m^-3增至100 MPa的694.2 kg·m^-3，验证了高压下分子间相互作用增强的规律。

【Conclusions】
修正Tait方程对五组混合物的拟合偏差均<0.01%，其中x₁=0.1024体系精度最高（AAD 0.005%）。计算得到的超额摩尔体积(V^E)呈现非理想混合特性，为分子间作用力理论模型提供了实验依据。

该研究首次建立了n-C₅H₁₂/n-C₁₀H₂₂体系在100 MPa级高压下的完整密度数据库，不仅填补了烃类混合物热力学参数的空白，更对CO₂减排背景下的油气资源高效开发具有战略意义。Tao Jia团队的工作为石油工业的数字化建模提供了关键输入参数，其方法学框架可扩展至其他烷烃混合体系的研究。