Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,686

СИНЕРГИЧЕСКИЙ ПОДХОД К НАФТИДНЫМ СИСТЕМАМ

Симонян Г.С. 1
1 Ереванский государственный университет
С помощью синергетической теории информации на основе элементного состава нафтидов проведен анализ состояния нафтидных систем. Показано, что в ряду: природный газ→попутный газ → нефть энтропия уменьшается, а синтропия растет. При оценке состояния нафтидных систем на основе химического компонентного состава нафтидов получается обратная зависимость. Предполагается, что в природе существует некий закон структурной организации системных образований вообще и нафтидных систем в частности, который регулирует антагонистические действия элементного состава и химического компонентного состава. Если элементный состав нафтида обуславливает высокую степень свободы, то химический компонентный состав гарантирует равновесную структурную организацию нафтида, и наоборот.
нафтиды
нефть
газ
элементный состав
синергическая теория информации
энтропия
геоэкологическая синтропия
1. Вяткин В.Б. Хаос и порядок дискретных систем в свете синергической теории информации. // Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. – Краснодар, КубГАУ, – 2009. – №47(1). http://ej.kubagro.ru/2009/03/pdf/8.pdf
2. Дружинин В.В., Конторов Д.С. Проблемы системологии. Проблемы теории сложных систем. – М., Сов. радио, –1 976. – 296 с.
3. Кудрявцев Н. А. Генезис нефти и газа. – Л.: Недра, – 1973. – 216 с.
4. Леворсен А. Геология нефти и газа. – М.: Мир, – 1970. – 640 с.
5. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. – М.,:Прогресс, –1986. – 432 с.
6. Симонян Г.С., Пирумян Г.П. Роль азота в генезисе нефти // Сборники научных трудов «Фундаментальные и прикладные проблемы науки». – М., РАН, – 2013.
7. Симонян Г.С. Оценка состояния гидроэкологических систем в свете синергической теории информации // Материалы Всероссийской научно-практической конференции. Экологическая безопасность и природопользование: наука, инновации, управление. – Махачкала: АЛЕФ, – 2013. – С. 275 – 280.
8. Симонян Г.С. Анализ состояния нафтидных систем в свете синергической теории информации // Современные наукоемкие технологии.– 2014. – № 4.– С. 108-113.
9. Хакен Г. Синергетика. – М., Мир, – 1980. – 404 с.
10. Эбелинг В. Образование структур при необратимых процессах. – М., Мир, 1979. –279 с.

Концепция глубинного происхождения нефти и газа основана на представлениях о том, что образование углеводородов происходит в мантийных очагах вследствие неорганического синтеза [3,6]. Мантийные флюиды по глубинным разломам перемещаются и проникают в земную кору, где и образуют нафтидные системы. «Нафтиды» – углеводороды в газовом, жидком, полутвердом и твердом состояниях или в виде смеси этих фаз [4]. Система – это совокупность элементов со связями между ними, подчиняющиеся соответствующим законам композиции. Таким образом можно констатировать, что нафтиды представляют собой неустойчивые открытые флюидодинамические системы, которые под воздействием техногенных, глубинно-земных, поверхностных, космических процессов могут самоорганизоваться в сторону хаоса или порядка. Мерой хаоса является энтропия, а закон возрастания ее отражает возрастающую дезорганизацию системы. В откpытых системах, к котоpым относятся и нафтидные, могут идти пpоцессы как с возpастанием, так и с уменьшением энтpопии. При этом в экосистеме вещество распределяется таким образом, что в одних местах энтропия возрастает, а в других резко снижается. В целом же, система не теряет своей организованности или высокой упорядоченности. Энтропия каждого макроскопического состояния связана с вероятностью реализации этого состояния. Способность системы снижать неупорядоченность внутри себя иногда интерпретируют как способность накапливать синтропию [5].

Процессы самоорганизации в сложных, открытых, неравновесных объектах-системах исследует синергетика [9]. Синергетика родилась на базе термодинамики и статистической физики. Основным предметом исследований для синергетики выступают процессы самоорганизации в сложных, открытых, неравновесных системах. Синергетику в первую очередь интересуют переходы от хаоса к порядку, то есть процессы возникновения новых форм, динамика самоорганизации в новообразуюшихся системах и переходы от порядка к хаосу, то есть деструктивные процессы распада систем.

По Эбелингу [10] структуры могут возникать в природе, когда выполняются следующие четыре необходимых условия:

1. Система является термодинамически открытой, т. е. может обмениваться веществом и энергией со средой.

2. Динамические уравнения системы нелинейны.

3. Отклонение от равновесия превышает критическое значение.

4. Микроскопические процессы происходят кооперативно.

Самоорганизация – процесс спонтанного увеличения порядка или организации в системе, состоящий из многих элементов, происходящий под действием внешней среды. [2]. Каждый элемент системы внутри себя считается неделимым. В понимании структурной организации и закономерностей развития природных систем неоценимую помощь может оказать синергетическая теория информации, в рамках которой установлен информационный закон отражения системных объектов. Для оценки структурной организации системы Вяткиным введено понятие R-функции, которая характеризует структурную организацию дискретных систем со стороны соотношения порядка и хаоса, мерами которых являются геоэкологическая синтропия – I∑ и энтропия отражения S, соответственно R= I∑/ S [1]. Значения R-функции говорят о том, что и в какой мере преобладает в структуре системы: хаос или порядок. Так, если R > 1, то в структуре системы преобладает порядок, в противном случае, когда R < 1 – хаос. При R = 1 хаос и порядок уравновешивают друг друга, и структурная организация системы является равновесной. Следует отметить, что с помощью синергетической теории информации проведена оценка хаоса и порядка в структуре таких систем, как электронные системы атомов, паутины пауков, поэтические произведения [1], гидроэкологические системы [7].

Для нафтидов элементами системы может быть химический компонентный состав или элементный состав.

В работе [8] рассчет значений информационно-синергетических функций хаоса и порядка нафтидов сделан на основании химического компонентного состава. Показано, что синергическая теория информации применима также и к нафтидным системам и в ряду: природный газ→попутный газ → нефть R-функция уменьшается. Для природного газа R = 15.2, что свидетельствует о высокой степени свободы газовой фазы. Для нефти R функция стремится к единице, что свидетельствует о том, что структурная организация системы является равновесной.

Целью данной работы является с помощью элементного состава нафтидных систем оценить состояния нафтидных систем.

В соответствии с целью работы и постановки задачи производены рассчеты функции хаоса и порядка природного газа, попутных газов нефтяных месторождений и нефти.

Для рассчета значений I∑, S и R, пользуемся следующим вычислительным алгоритмом:

Определяется процентное содержание каждого элемента: m

Оценивается общий процент: M=∑m

Вычисляется произведение: mlog2m

Определяется сумма: ∑ mlog2m

Рассчитывается аддитивная синтропия: I∑

Рассчитывается энтропия отражения: S = log2М – I∑

Определяется R-функция: R= I∑/ S.

Соответствующие рассчеты функций хаоса и порядка для природного газа приведены в табл. 1.

В табл. 2, 3 приведены рассчеты функций хаоса и порядка попутного газа нефтяных месторождений и нефти.

Таблица 1 

Рассчет значений информационно-синергетических функций хаоса и порядка природного газа по элементному составу

Элемент

m, содержание %

mlog2m

С

72.1

438.6

Н

23.5

106.6

О

1.1

0

N

3.3

6

Μ=100 Smlog2m = 551.2

IΣ = Smlog2m / Μ = 551.2 : 100 = 5.51 S = log2100 − 5.51 =6.64− 5.51= 1.13

R = 5.51 : 1.13 = 4.88

Таблица 2 

Элементный состав (%) и значения I∑, S, R попутного газа Узенского нефтяных месторождений

Элемент

m,(содержание %)

mlog2m

С

77.8

489

Н

19.9

85.8

N

2.3

2.6

Μ= 100 Smlog2m = 577.4

IΣ = Smlog2m / Μ = 577.4 : 100 = 5.774 S = log2100 − 5.774 = 6.64− 5.774= 0.866

R = 5.774 : 0.866 = 6.67

Таблица 3

Расчет значений информационно-синергетических функций хаоса и порядка нефти по элементному составу.

Месторождение

Содержание, %

I∑

S

R

С

Н

О

S

N

Грозненское

85,90

13,10

0,80

0,13

0,07

6.00

064

9.37

Коробковскае (Волгоградская обл.)

85,10

13,72

0,02

1,07

0,09

5.97

0.67

8.90

Ухтинское (Коми)

85,47

12,19

1,93

0,09

0,20

5.94

0.70

8.48

Самотлорское (Западная Сибирь)

86,23

12,70

0,25

0,63

0,10

6.00

0.64

9.37

Полуостров Мангышлак

85,73

13,00

0,4

0,69

0,18

5.98

0.65

9.20

Таблица 4 

Значения R функции для нафтидов

Нафтид

R Химический состав (мол. %) [8]

R Элементный состав (%)

Природный газ

15.2

4.9

Попутный газ

2.4

6.7

Нефть

1.1

9.0

Из табл. 1-3 следует, что в ряду: природный газ→попутный газ → нефть энтропия уменьшается, а синтропия растет. При этом действует своеобразный закон сохранения энтропии – информации: S + I = const.

Как показано в табл, 4, когда для нафтидов элементами системы берем элементный состав, то получается, что в ряду: природный газ→попутный газ → нефть R-функция увеличивается. Однако, как показано в работе [8], при оценке состояния нафтидных систем с помощью химического компонентного состава нафтидов получается обратная зависимость- в ряду природный газ→попутный газ → нефть R-функция уменьшается. Таким образом, если высокая степень свободы нафтидов обусловлена химическим компонентным составом, то равновесная структурная организация системы обусловлена элементарным составом нафтида, и наоборот.

Таким образом, можно констатировать: анализ материала, изложенного выше, позволяет предполагать, что в природе существует некий закон структурной организации системных образований вообще и нафтидных систем в частноси, который регулирует антагонистические действие элементного состава и химического компонентного состава. Если элементный состав нафтида обуславливает высокую степень свободы, то химический компонентный состав гарантирует равновесную структурную организацию нафтида, и наоборот.


Библиографическая ссылка

Симонян Г.С. СИНЕРГИЧЕСКИЙ ПОДХОД К НАФТИДНЫМ СИСТЕМАМ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 5-2. – С. 270-272;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=6725 (дата обращения: 26.04.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252