油气集输复习资料

第二章、油气性质和理论基础

工程标准状态：压力101325Pa，温度20℃，是我国天然气计量的法定状态；

标准状态：压力101325Pa，温度0℃；

英美法等西方国家，以1atm、60。F(15℃)为标准状态；

三种状态之间的转换关系：1m3(20℃)=0.932m3(0℃)=0.985m3(15℃)

胶质是原油内含硫、氮、氧的多环芳香烃化合物，相对分子质量约为l000～2000，为红褐色至暗褐色的半固体状粘稠物质，能溶于正构烷烃(如正戊烷)内。粒径小于10 nm。

沥青质为原油内大分子质量(2000～100000)的多环芳香烃化合物，不能溶于低分子烷烃(如正戊烷)但能溶于芳香烃(如苯)内。沥青质的粒径为10～35 nm，含有氧、硫化合物，有机、无机及金属盐类，是无定形固体物质。

胶质和沥青质对油水乳状液的稳定、原油表面发泡等性质起重要作用。

收缩系数：单位体积油藏原油在地面脱气后的体积数。

化学分类法是以原油的化学组成为基础的分类方法，常用的有特性因数分类法和关键馏分分类法两种。（我国原油分类）

通常把常态下矿场油库储罐中的原油称为脱气原油，把把高于大气压、溶有天然气的原油称为溶气原油。

天然气在原油内的溶解度主要取决于压力、还有温度、油气组成等。

原油相对密度大于0.966时用Lasater相关式，否则用Standing相关式。

单位体积脱气原油溶入天然气后具有的体积数称原油体积系数。只要有气体溶入原油，原油体积系数总是大于1的。

原油内溶入天然气后，密度称为视密度，或表观密度。与脱气原油相比，溶气原油的视密度较小。

倾点：在规定试验仪器和试验条件下，试管内油品在5s内能流动的最低温度。

凝点：油品在倾斜45角试管内停留1min不流动的最高温度。

倾点和凝点是衡量油品流动性的条件性指标。由于规定的试验条件和仪器不同，同一原油的倾点比凝点高约2.5～3℃。

干气：在气藏和地面压力温度条件不产生液烃；

湿气：在气藏条件下没有液相，但在地面条件下气体内出现液烃；

凝析气：随气藏开采压力下降，气藏内出现液态烃；

伴生气：包括油藏的气顶气和溶解气。

H2S >1%和/或CO2>2%的天然气称为酸天然气,否则称甜天然气。

按照1个大气压，15℃状态下天然气内可回收液体体积多少，把天然气分为贫气<0.3344L/m3、富气0.3344L/m3 ~0.6688L/m3和极富气>0.6688L/m3。

用冷凝法从天然气内得到的液态烃称为天然气凝析油NGL；

用分馏法可由天然气凝析油生产附加值较高的C3、C4或C3、C4的液态混合物，称液化石油气LPG，简称液化气，是工业和民用燃料，也可作为石油化工厂原料；C5+称为天然汽油或稳定轻烃，可用做炼厂重整工艺原料。

焦耳—汤姆逊效应：如果实际流体进行绝热节流后其温度可能降低，可能不变，也可能升高。由于绝热节流引起的流体的温度变化叫做绝热节流的温度效应，也叫焦耳—汤姆逊效应。热值：标准状态下单位体积燃料完全燃烧，燃烧产物又冷却至标准状态所放出的热量称热值。含氢燃料燃烧时将产生水，若燃烧后水为冷凝液，称高位热值或总热值。若水为蒸气称低位热值或静热值。

燃烧极限：天然气和油品蒸气在空气中易燃易爆的浓度上下限。

偏心因子ω：用来度量真实流体与简单流体（假定分子为球形、无极性）性质偏差的校正因

子。气体混合物的偏心因子为各组分偏心因子的摩尔分数的加和。

在一定温度、压力条件下，组成一定的物系，当气液两相接触时，相间将发生物质交换，直至各相的性质(如温度、压力和气液相组成等)不再变化为止。达到这种状态时，称该物系处于气液相平衡状态。

二元物系的相特性不同于一元物系，具体体现在：

1.一元物系气液两相平衡时，温度和压力有对应的关系，确定任一参数，另一参数就是定值，可由蒸气压曲线求得。二元物系处于气液平衡时，固定任一参数，另一参数可在一定范围内变化。

在这个范围内的任一点，气液两相保持平衡，只不过气液两相的比例或汽化率不同。因而，二元物系的蒸气压不仅和物系温度有关，还与汽化率有关。

2.对于一元物系，温度超过临界温度时，气体不能被液化；压力高于临界压力时，物系内不可能有平衡的气液两相。但对二元物系，当物系温度高于临界温度或压力高于临界压力时，只要物系的状态处于包线范围内，物系内就存在平衡的气液两相。

3.反常汽化和反常冷凝是二元和多元物系相特性不同于一元物系的另一特点。

对二元和多元物系p-t曲线：在等温条件下，由于压力降低，反常地发生液化的现象称为等温反常冷凝。如上述过程反向进行，等温升压，物系内的混合物气体开始出现正常的冷凝，进一步升高压力，液相反而减少，直至全部变成饱和蒸气，这称为等温反常汽化。

理想溶液的定义为：①构成溶液的各组分分子体积相同，分子间吸引力也相同；

②分子间不发生化学反应，既不缔合，也不解离。

具有以下特性：

①各组分混合时体积具有可加和性，即溶液体积为各组分混合前体积之和；

②各组分混合时没有热效应；

③溶液的总蒸气压与其组成(以摩尔分数表示)成线性关系。

平衡常数K可作为组分挥发性强弱的衡量标准。气液相平衡时，K大于l的组分为物系内挥发性强的轻组分，它倾向于浓集在气相中；K小于l的组分，为挥发性弱的重组分，它具有在液相中浓集的倾向。

使原料（液）按挥发度不同实施一定程度分离，称为蒸馏。蒸馏的方式：闪蒸、简单蒸馏和精馏。

原料（液）以某种方式被加热和/或减压至部分汽化，进入容器中在一定的压力、温度条件下，气液两相迅即分离，得到气液相产物，这一过程称为闪蒸。如果在汽化过程中，气液两相有足够的接触时间和接触面积，气液相产物在分离时刻达到了平衡状态，则这种汽化方式称为平衡汽化。

平衡汽化的特点：气液两相处于相同压力和温度下，并呈平衡状态。所有组分同时存在于气液两相内，每个组分也处于平衡状态，分离较为粗糙。

想要达到气液平衡，要求气液相有无限长的接触时间和无限大的接触面积。

简单蒸馏：原料混合液置于蒸馏釜中，在一定压力下加热溶液使其沸腾，随时引出所产生的蒸气，经冷凝得到馏出液。不断加热蒸馏釜内的液体，同时不断引出所产生的蒸气，直至蒸到所需要的程度（汽化率、温度）为止。这种蒸馏称为简单蒸馏，是一种间歇蒸馏过程。渐次汽化(微分汽化)：若每次产生的微量蒸气在其形成的瞬间都与釜内残存液体达到相平衡，并立即从釜内引出，每次形成的微量蒸气不与以前生成的、或随后生成的微量蒸气相混合。

完整的精馏塔由精馏段、提馏段和进料段(或进料板)三部分构成。

精馏是将由挥发度不同的组分所组成的混合液，在精馏塔中同时多次地进行部分气化和部分冷凝，使其分离成几乎纯组分的过程。