第三章 油气烃类相态

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u改变体系T或P,相态改变 如T、P 变化穿越了相分界线, 则体系的相和相数将发生改变: 从单相→两相共存→另一种单相
二、单、双组分体系的相态特征
几种常见物质的饱和蒸气压线
分子越大,分子间作用力越强,其相同饱和蒸汽压下温度越高
随分子量的增加,曲线向右下方偏移
混相驱提高采收率常用:CO2和丙烷
二、单、双组分体系的相态特征
1. 地层温度高于临界 凝析温度,但分离 器条件位于两相区 内;
2. 临界点较高; 3. 地面有液烃析出
四、典型的油气藏相图特征
(4) 干气相图
定义:指标准状态下1 m3井口流出物中,C5以上重烃含量 低于0.5cm3的天然气
都在气相区
1. 地层温度和分离 器温度均在两相 区外;
2. 临界点较低; 3. 底下和地面均无
一、相态及其表示法
1) 立体相图
三维空间中描述P、V、T三个状态变量与相态变化关系的图形
描述油气藏平面区域上和纵 向上流体相态变化特征的分 布规律
详尽地表征各参数间的变化 关系
一、相态及其表示法
2) 平面相图
不同的平面相图用于描述不同的相态参数和相态特征
P—V关系图
P—T关系图
★P-T相图是油气相态研究中最常用的相图
2. 液体的等液量线比较 稀疏,且靠近泡点线 地靠近露点线。
特征:高收缩原油的地面气油比相对较高,一般在 90m3/m3~1500m3/m3。地面原油相对密度一般小于0.87
四、典型的油气藏相图特征
(3) 湿气相图
定义:指标准状态下1m3井口流出物中,C5以上重烃含量 高于13.5cm3的天然气
气相区 两相区
《油藏物理》课程
油藏物理
第三章 油气藏烃类的相态和汽液平衡
气-水两相的相态变化(PVT筒中)
第三章 油气藏烃类的相态和汽液平衡
气-油-水三相的相态变化(PVT筒中)
第三章 油气藏烃类的相态和汽液平衡
凝析气的相态变化(PVT筒中)
第三章 油气藏烃类的相态和汽液平衡
第一节 油气藏烃类的相态特征 第二节 汽-液相平衡 第三节 油气体系中气体的溶解与分离
一、相态及其表示法
1. 基本概念
(1) 体系 人为划分出来用来研究的对象 (2) 相 指体系中具有相同成分,相同物理、化 学性质的均匀物质部分,相与相之间有 明显的界面 (3) 组分 指混合物体系中的各个成分
气 液
油 C3、C7、C20
10%、20%、70%
一、相态及其表示法
(4) 组成:
体系中所含组分以及各组分在总体 系中所占比例用来定量表示体系或 某一相中的组分构成情况
液体
衡时气相所产生的压力称 为饱和蒸气压,体现为气
相分子对器壁的压力
一、相态及其表示法
u泡点(bubble point) 开始从液相中分离出第一个气泡的气液共存态 u露点(dew point) 开始从气相中凝结出第一滴液滴的气液共存态 u泡点压力(bubble point pressure) 在温度一定的情况下,开始从液相中分离出第 一个气泡的压力
P’点,两相共存最高压力点
临界凝析温度点:
T’点,两相共存最高温度点
地面分离的条件点
三、多组分体系的相态特征★
三线 泡点线:
aC线,液相区与两相区的分界线
露点线:
bC线,气相区与两相区的分界线
等液相线:
虚线,线上的液量的含量相等
四区 液相区 气相区
两相区 反常区
三、多组分体系的相态特征★
(2)相态特征 反常凝析现象:
结果:
脱出气量多,油量少,测出的气油比(GOR=Vg/Vo)高,气 体比重大(含C2-C5多)
一次脱气的P-V 关系图为两相交的直线段,交点为气液开始 分离的初始点,即体系的泡点压力(P 泡)
D
EF
•Tc 轻烃<温度<Tc重烃; •P↑轻、重分子动量交换↑,重分子获得能量 蒸发至气相; •压力高时分子间的作用力为排斥力,P↘,排 斥力减小
三、多组分体系的相态特征★
反常凝析现象:
当压力低于露点压力时,地 层中有油凝析出来,这部分 油一般不流动。因此,必须 保持压力开采(P>Pb): (1)循环注气:采出的凝析 气分离后气体回注到油藏, 可以减缓压力的降低; (2)注相邻气藏的干气
二、单、双组分体系的相态特征
双组分体系的相态特点
5)双组分混合物的 临界压力一般都高 于各组分的临界压 力;混合物的临界 温度都居于两纯组 分的临界温度之间
6)两相区、临界点向占优势的组分的饱和蒸气压曲线迁移
二、单、双组分体系的相态特征
双组分体系的相态特点
7) 两组分的分子量差别 越大, 临界点轨迹线所包 面积越大, 两相区最高 压力越高
第二节 油气体系中气体的分离与溶解
教学目的:
掌握气体的溶解和油气分离的物理过程 熟练掌握溶解和分离与油藏烃类的相态变化的关系以及相态方程
建立的基本原理 掌握平衡常数的概念和计算方法 了解收敛压力的物理意义 学会利用相态方程计算饱和压力、露点压力和气液平衡计算
本节重点:
u 气体的溶解 u 油气分离的过程与分类 u 相态方程的建立、求解和应用 u 平衡常数的获取方法
凝析气藏的开发方式:要求保持地层压力开采
第一节 油气藏烃类的相态特性
5. 相图的应用
确定油气藏的类型,分析油 藏状态和经历的开发过程 J点:未饱和油藏
I点:饱和油藏,可能有气顶
L点:油气藏(带气顶)
A点:凝析气藏
F点:普通气藏 凝析气藏:温度位于临界温度 和最大临界凝析温度之间,阴 影区的上方
四、典型的油气藏相图特征
一、相态及其表示法
3) 三角相图(三元或拟三元相图)
研究P、T一定,组成变化的体系相态变化
注气
三角
相图
混相
非混

相驱
二、单、双组分体系的相态特征
1、单组分体系的相态特征 一个独立组分构成的物系或系统
封闭体系,内有气体
露点(dew point):是指温 度一定时,开始从气相中凝 结出第一批液滴时的压力
2. 双组分体系的相态特征
临界点 临界凝析温度点
泡点线 露点线 等液量线 气相区 液相区 两相共存区
二、单、双组分体系的相态特征
双组分体系的相态特点
1) 相图是一开口的 环形曲线
2) 临界点不再是两 相 共存的最高压力 和温度点, 而是泡点 线和露点线的交汇点 3) 两组分的分配比例
越接近,两相区面 积越大 4) 任一双组分混合物的两相区都位于两纯组分的饱 和蒸气压曲线之间
一、相态及其表示法
2. 体系相态的表示方法
• 对于一个组成不变的体系,状态参数压力、温度 和比容之间的关系用状态方程表示 F(P, V, T)=0
• 状态方程是体系相态的数学描述方法 • 将状态方程用图示法表示就是相态图,简称相图
3. 相图类型
立体相图:三维相图 平面相图:二维相图 三角相图:三元相图
液烃析出
四、典型的油气藏相图特征
(5) 反常凝析气相图
1. 地层温度介于临界温度 和临界凝析温度之间;
2. 气藏压力位于包络线外 3. 原始状态下烃类体系为
单相气体; 4. 地面分离器条件下可获
得25%左右的液体
四、典型的油气藏相图特征
相图对比


湿 干
规律:1)临界点从右向左转移;2)相图面积逐渐变小,油的两相区较开阔, 气的两相区较狭窄;3)相对于临界点,油藏条件从左向右偏移;4)等液量线 由在露点线附近密集转变为在泡点线附近密集。
2. 液体的等液量线比较密 集地靠ห้องสมุดไป่ตู้露点线
特征:低收缩率原油含重烃较多,地面出气量较小,一般小于 90m3/m3。原油相对密度较高,常大于等于0.876。原油通常呈黑 色和深褐色
四、典型的油气藏相图特征
(2)高收缩率原油相图
65%+35%
1. 临界点接近于临界凝 析压力点,地层温度 与临界温度接近;
不同的油气藏,油气的组成不同,导致相态不同
低收缩率原油相图 高收缩率原油相图
低收缩原油:指采到地面后体积收 缩较小的原油(地下溶解的气量?) 高收缩油:指采到地面后体积收缩 较大的油
反常凝析气相图 湿气相图 干气相图
四、典型的油气藏相图特征
(1) 低收缩率原油相图
85%+15%
1. 临界点位于临界凝析压 力点的右侧;
本节难点:
u相态方程在多级分离中的应用 u收敛压力的理解、平衡常数的计算
一、天然气从原油中的分离
油气分离方式:接触分离、多级分离、微分分离
1. 接触分离(闪蒸脱气)
在油气分离过程中分离出 的气体与油始终接触且系 统的组成保持不变的脱气 方式
一般保持在油藏温度条件下
一、天然气从原油中的分离
特点:
一次性连续降压,一次性脱气; 体系总组成不变,油气两相始终保持接触
第一节 油气藏烃类的相态特征
原油和天然气都是由多种烃类和非烃类物质 组成的混合物,但二者所存在的状态不同
本节的主要内容 一、相态及其表示法 二、单、双组分体系的相态特征 三、多组分系统的相态特征 四、典型的油气藏相图特征
本节内容要解决的三个问题
相态到底是什么? 油气藏相态到底怎么样变化? 油气藏工程中如何应用?
本节的主要内容 一、相态及其表示法 二、单、双组分体系的相态特征 三、多组分系统的相态特征 四、典型的油气藏相图特征
第二节 油气体系中气体的分离与溶解
油田开发是一个近似的等温过程 相态变化的本质是天然气在原油中的溶解和分离
本节内容
u天然气从原油中的分离 u天然气向原油中的溶解 u相态方程的建立 u相态方程的应用
第一节 油气藏烃类的相态特征
本节目的 u明确烃类体系的相态表示方法 u单、双、多组分烃类体系的相图特征 u明确典型油气藏的相图变化趋势
第一节 油气藏烃类的相态特征
本节重点 u与相态相关的基本概念的理解 u单、双、多组分烃类体系相图的基本 特征及变化规律 u典型油气藏相图的变化趋势
本节难点 u凝析气藏反凝析现象的理解和分析
(5)相平衡 P、T一定时,多相体系中任一组分 的A相分子进入B相的速度与B相分 子进入A相的速度相等时的状态
油 C3、C7、C20
10%、20%、70%
一、相态及其表示法
(6)饱和蒸汽压(vapor pressure)
P 蒸汽
在一个密闭抽空的容器里, 部分充有液体,容器温度 保持一定,处于气液相平
甲烷与其它烷烃混合物的临界点轨 迹曲线
三、多组分体系的相态特征★
多组分体系烃类相图测定原理图
三、多组分体系的相态特征★
相图的形状受到每个组分性质 的影响。可以简单的看为由轻 质组分和重质组分组成
三、多组分体系的相态特征★
(1)相图特征 四点 临界点:
C点,泡点线与露点线和等液 量线的交点
临界凝析压力点:
等温条件下,压力下降,气体凝析为液体;或者等压条件下,温度 升高,气体凝析为液体的现象
等压反常凝析区: 随温度变化而变化, 一般不会出现 等温反常凝析区: 随压力变化而变化
三、多组分体系的相态特征★
反常凝析现象: B →D :反常凝析 D → B : 反常蒸发
F→E→D→B→A:
凝析气藏典型相图
AB
二、单、双组分体系的相态特征
(2)相态特征 静态特征
临界点C 两相共存的最高T、P 气、液相无分界面 气、液性质差别消失
二、单、双组分体系的相态特征
饱和蒸汽压曲线 由不同温度下组分的饱和 蒸汽压连成的曲线
体系的相分界线 气液两相共存线
二、单、双组分体系的相态特征
动态特征
u图中任一点代表单组分体系的一 个相平衡状态(相态)
P1(气) P2=P露 P2 等压液化
泡点(bubble point): 是指温度(或压力) 一定时,开始从液相 中分离出第一批气泡 时的压力
P2
P2=P泡 P3(液)
等压汽化
二、单、双组分体系的相态特征
(1) P-T相图特征
① 一线:饱和蒸气压线(由单组分物 质的泡点和露点共同构成的轨迹线) ② 三区:液相区,气相区,两相区 ③ 临界点:单组分物质体系的临界点, 该体系两相共存的最高压力和最高温 度点。
小结
1、掌握油气的组成; 2、了解单、双的P-T相图,掌握多组分烃类的P-T相图特征 及其构成; 3、概念 油气藏、相、组成、泡点、露点、临界点,临界凝析压力、 临界凝析温度、反常凝析现象、干气、湿气 4 了解不同油气藏类型的相态特征
第二节 油气藏烃类的相态特征
原油和天然气都是由多种烃类和非烃类物质 组成的混合物,但二者所存在的状态不同
一、相态及其表示法
u露点压力(dew point pressure)
在温度一定的情况下,开始从气相中凝结出第 一滴液滴的压力
u临界点(critical point)
在临界状态下,共存的气、液相所有内涵性质 相等
u内涵性质(intensive property)
与物质的数量无关的性质,如粘度、密度、压 缩性等等
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