混源天然气碳同位素计算公式推导

      学习札记 2011-3-8 21:28:00

 混合天然气碳位素计算公式推导:

文献中(如Jenden et al.,1993;高先志等, 1997),混源天然气碳同位素计算一般用近似计算,但是并没给出具体的推导过程。特别的,高先志(1997)基于“质量守恒原则, 两种不同碳同位素浓度的甲烷混合,混合前后甲烷碳同位素总量不变”并用实测数据来证明上述公式的正确性。事实上,根据碳同位素的定义,碳同位素是气体中13C/C12比值的测量,与浓度的概念并不同,因此这时采用“质量守恒”来推导公式并不完美,也限制了公式的使用范围。下面从碳同位素的定义出发来验证上述公式的合理性

 根据碳同位素定义:

其中,

根据定义,假设第一组CH4δ13CδA,休积为V1;第二组CH4δ13CδB,体积为V2。把两组CH4混合,混合后的碳同位素为δmix。根据上述碳同位素定义,

由于,因此有:

对于天然气碳同位素,一般有因此

   (1)

上述推导过程以CH4为例,换成C2+同样成立。一般的,混源天然气碳同位素可以用式(1)计算,其误差不会超过测定允许的误差(0.5‰)

[1]   Jenden P D, Drazan D J, Kaplan I R. Mixing of thermogenic natural gases in northern Appalachian Basin [J]. AAPG Bulletin, 1993, 77(6): 980-998.

[2]   高先志. 利用甲烷碳同位素研究混合气的混合体积 [J]. 沉积学报, 1997, 15(2): 63-65.

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