天然气工程烃类流体相态
(新版教材)天然气工程授课教案
教书育人工作计划要点本学期，我主讲“天然气工程”课。
为了上好本课程，培养学生德、智、体全面发展，既教书又育人，使学生在思想上和专业技术上都获得较大提高，特制定如下计划：１、坚持四项基本原则，培养学生热爱祖国和社会主义的思想。
在教学过程中，以党的政策为指导，使学生真正成为社会主义建设人才。
２、培养学生热爱石油工业，热爱本专业的思想和为石油工业奉献的精神。
结合我国石油天然气工业的发展，使学生了解我国石油工业的创业精神。
３、明确学习目的，培养学生良好的学习风气。
经常和学生进行思想交流，掌握他们的思想、学习情况及学习方法。
主动关心和帮助学生，使学生真正掌握所学知识。
４、结合生产实际，因地制宜，因材施教。
改进教学方法，理论与实践相结合，使学生既掌握所学知识，又能用于解决实际问题。
培养学生分析问题和解决问题的能力。
５、培养学生浓厚的学习兴趣，提高学生学习的积极性。
在课堂上采用生动活泼的教学方法，提高学生对本专业的学习兴趣。
对学生的学习严格要求，要求学生按时完成作业，严格考勤，经常抽查，对迟到、早退的学生要严格批评、教育，要求学生遵守纪律。
６、严格要求自己，认真备课和讲课，做到内容熟练和精练。
在教学中，不断了解学生学习情况，做到循序渐进，由浅入深。
讲解中突出重点，注重启发，培养能力。
７、认真批改作业，耐心辅导，注意效果。
内容提要：第一章天然气工程绪论概述我国天然气工业的现状及发展，天然气工程的研究对象、内容和方法，有关学习天然气工程的目的和方法。
第二章天然气的主要物性参数（复习）第一节天然气的组成与分类第二节天然气的相对分子质量、密度、相对密度和比容第三节天然气的偏差系数第四节天然气的等温压缩系数第五节天然气的体积系数和膨胀系数第六节天然气的粘度第七节天然气中水蒸气含量第八节天然气的热值第九节天然气的爆炸性第三章烃类流体相态第一节油气烃类体系的基本相态特征烃类相态基本概念、单组分和两组分烃的相态特征及临界点定义之差异，反转凝析现象及解释，各类气田（干气、湿气、凝析气）的P-T图等。
第二讲 烃类流体相态(相态特征和数学模型)
yiV xi L zi
yi yiV (1 V ) zi Ki
对此方程进行整理
气相组成方程：
zi ki yi 1 k i 1 V
气相物料方程：
（3-11）
y
i 1
n
i
i 1
n
zi ki 1 1 ki 1 V
（3-12）
2、液相物料方程
液相组成方程： x
温度T
多组分体系P-T相图 特点：蒸汽压 曲线分别为两 条曲线，泡点 线 AC 和 露 点 线 BC ， 在 泡 点 线 和露点线之间 的区域形成气、 液两相共存状 态。
Pm
C
液
气
气液两相区
Tm
A
B
温度T
Ⅰ. 单组分体系的临界点表示体系气液两相共存的最高点 ；而对于烃类多组分体系，临界点在相图形态上则表现为 泡点线和露点线的交点。 临界凝析温度（Tm）代替了单组分体系的临界温度而 成了两相共存的最高温度 临界凝析压力（Pm）代替了单组分体系的临界压力而
yi Ki xi
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
f il il p f il 1 xi xi Ki Ki f ig 1 yi yi
Ki
ig p
f ig
（3-18）
逸度、逸度系数的确定 气相逸度：
p RT RT ln( ) dVg RT ln Z g Vg Z yi P ig Vg ,T , Zig Vg fig
两相区 D
F
Pc: 临界温度下气体 液化 所需的最小压 力。 特点：等温相变发生 在恒定压力状态
T<Tc
体积V
多组分体系P-V关系
天然气开采技术
第一章 绪论1、 天然气：是指在不同地质条件下生成、运移并以一定压力储集在地下构造中的气体。
2、 我国天燃气工程技术特点：1） 地层和储层特性的特殊性：埋藏深（3000-6000m ）开发开采难度大； 中低渗气藏居多，自然产能低：储集量不富集，中小型气田居多，开发分散性、复杂性 2） 气藏产水危害的严重性 3） 流体性质的高腐蚀性4） 天然气的可爆性和高压危险性第二章 天然气物理化学性质1、天然气组成：烃类气体：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷及以上气体 非烃类气体：氮气、氢气、硫化氢、二氧化碳、水等 惰性气体：氦气、氩气等 3、 天然气组成的表示方法：已知天然气由k 种组分组成，组分i 的摩尔数为n i 体积为v i 质量为m i1） 摩尔分数法：ii kii=1n y n=∑ 2）体积分数法：ii kii=1V y V=∑ 3）质量分数法：ii kii=1m w m=∑4、 天然气按烃类气体分类：1） 按戊烷及以上组分分：干气：1m 3井口流出物中戊烷及以上液态烃含量低于13.5cm 3的天然气。
湿气：1m 3井口流出物中戊烷及以上液态烃含量高于13.5cm 3的天然气。
2） 按丙烷及以上组分分：贫气：1m 3井口流出物中丙烷及以上烃类含量低于100cm 3的天然气。
富气：1m 3井口流出物中丙烷及以上烃类含量高于100cm 3的天然气。
5、 天然气的相对分子量、密度、相对密度、比容：相对分子量：ni i i=1M y M =∑ 密度：g PMRTρ=相对密度：g g a 28.96Mργρ==比容：g 1νρ= 6、 天然气的偏差系数Z ：指相同温度、压力下，真实气体体积与同质量理想气体体积之比。
影响因素：组成、温度、压力 确定方法：1）实验法2）图版法：H 2S 、CO 2校正；凝析气校正 3）计算法7、 临界压力c P 临界温度c T 对比压力：r cP P P =对比温度：r c T T T =拟临界压力：npc ciii=1P P y =∑ 拟临界温度：npcci i i=1TT y =∑拟对比压力：pr pc P P P =拟对比温度：pr pcTT T = 8、 天然气等温压缩系数C g ：g T1V C V P ∂⎛⎫=-⎪∂⎝⎭ 拟对比等温压缩系数：pr g pc C C P =9、天然气体积系数、膨胀系数：体积系数：天然气在地层条件下体积与在地面条件下体积之比。
天然气工程烃类流体相态
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天然气工程烃类流体相态
一、烃类流体相态特性
（一）基本概念
体系 相 组分 组成 自由度 相平衡 化学位 逸度
（二）单组分和多组分烃类体系
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天然气工程烃类流体相态
1、体 系
体系是在一定范围内一种或几种定量的 物质
该方法为便于用矩阵形式采用牛顿迭代法计算，把物质平衡方程组中 的第n+1个方程用压力的形式表示出来：
露点计算：
泡点计算：
等温闪蒸：
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天然气工程烃类流体相态
•三、实际气体状态方程和热力学性质
•重点和难点 •(1)*EOS的压力形式： •(2)*EOS的Z因子形式 •(3)*用状态方程进行逸度计算
由此可见，多组分体系不可能用三维空间来描述一个完 整的体系。
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天然气工程烃类流体相态
•多组分烃类体系P-T相图及特征
•
•两相共存的最高压力
•泡点线
•等液量线
两
相
共 存
3、多组分体系的反
的
最 高
转凝析现象
压
力
在纯组分体系中， 当等温压缩或等压 降温时，都会导致 有液体的凝析产生。
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component in system?
用途：判断气液两相是否达到平衡的可测工具或称参数。
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天然气工程烃类流体相态
•(二)油气体系气液平衡计算物料平衡方程
•（1）假设条件
体系处于气液相平衡 等组成膨胀
•汽/yi
体系温度保持恒定
不考虑油气接触介质的影响
天然气工程-烃类流体相态
2
本章掌握重点
相态的几个基本概念 多组分烃类流体相态变化和原理 气液平衡的物料和热力学平衡的基本概
念 气液平衡计算的基本步骤 实际气体状态方程的基本结构 重馏分特征化基本原理
3
一、烃类流体相态特性
（一）基本概念
体系 相 组分 组成 自由度 相平衡 化学位 逸度
汽/yi
2、逸度系数与逸度、压力和组成的关系
逸度系数与逸度、压力和组成的关系为：
3、气液相平衡热力学方程组
ln ig ln ( fig )
液/xi
我们已经知道气液两相平衡时，热力学
y iP
条件是各组分在气相和液相中的逸度相等
ln il ln ( fil )
（ fig fil ）。
Question：How to calculate
fvi = fLo,
i=1,2,…n
逸度单位：与压力单位相同
composition of every component in system?
用途：判断气液两相是否达到平衡的可测工具或称参数。
16
(二)油气体系气液平衡计算物料平衡方程
（1）假设条件
15
（一） 气液平衡计算基本概念及应用
1、相平衡
体系中各组分在相与相之间的迁移传递速度相等时的状态 对任一组分，气相分子进入液相的速度和液相分子进入气相的速度相等。 特点：P、T一定，平衡时各相组成不变,是一个动态平衡。
汽/yi
2、相平衡常数(平衡分配比) K i
yi xi
f P, T, z i
盐
水
相平衡时，某组分在各相中的逸度相等为相平衡的另一种热力学判定条件。平衡常数 Ki iL iV
天然气的相特性解读
采用较多的有相对密度法、平衡常数法、Baillie-Wichert法。下面我们
将分别介绍。 1.相对密度法（经验图解法） 相对密度法认为：假定有游离水存在的条件下，天然气水合物的形
成温度和形成压力只和天然气的相对密度有关。此法不适合高浓度的酸 性气体。
由图（2－15）可知： T=f(P,S) 为天然气在P、S条
W 0.985W0CRDCB
W0 — 由图2－7查得的未经校正天然气含水量 ，g/103m3
2. 含酸性组分的天然气水含量预测 （1） 坎贝尔（Campbell）法 当天然气中的酸性组分低于40％时，用下式计算其含水量
Ws 0.985 ( yHCWHC y W CO2 CO2 y W H2S H2S )
H2S／CO2＝1:3 ～10:1；对C3H8的含量进行校正。 考察结果 与HYSIM软件预测的结果相比，75％的数据相差±1.1℃；
90％的数据相差±1.7℃ 图的用法见红虚线所示。
五、烃－水体系的相特性
烃－水体系的相特 性是指含水天然气在一 定条件下（P、T）下的 相态特性。和我们以前 学过的相图一样，烃－ 水体系的相特性图直观 地表示了含水天然气在 不同定条件下的相特性 。右图是一般烃－水体 系的相特性。
出现水 合物
出现液 态水
开始有液 烃出现
第三节 烃－二氧化碳体系相特性
在天然气加工过程中，二氧化碳的含量较多时，将出现以下两方面的问题： ①在低温、高压下，二氧化碳和水形成固体水合物，堵塞设备和管道； ②当天然气的温度较低（一般＜-57℃）时，二氧化碳本身会形成干冰，同样会 堵塞设备和管道，尤其是透平膨胀机出口和脱甲烷塔顶部。 脱除天然气中的水可以防止二氧化碳水合物的形成；脱二氧化碳可防止生成干 冰，但是，如果选择好工艺条件，在不脱除二氧化碳情况下，仍可防止生成干冰。 因此，研究烃－二氧化碳体系相特性，预测固体二氧化碳的形成条件，可帮助选择 防止水合物生成的条件。本节主要讨论：
第3章油气藏烃类的相态和汽液平衡
第三章 油气藏烃类的相态和汽液平衡
油气藏烃类：石油和天然气 特点： （1）处于地层深部、高温高压状态下 （2）是多种烃类和非烃类所组成的混合物 （3）各地油气藏流体混合物的组成差别甚
大 （4）原始地层条件下，呈现多种状态 （5）生产过程中相态发生变化 （油气藏、
井筒、地面）
7、拟组分(Pseudo—component)： 石 油天然气中含有上百种不同化学结构 的分子。有时也可将性质相近、含量 较少的若干化学成分人为合并为一种 拟组分。
纯组分：仅包含一类分子的组分叫纯组分。
第一节 油气藏烃类的相态特征
二、 单、双组分体系的相态特征
泡点压力：温
1、单组分体系(即纯物质)的相态特征 度一定时、压
油气体系中气体的溶解与分离
天然气从原油中的分离 天然气向原油中的溶解
液
按油井产物组成试算泡点压力
平 衡
用相态方程求解油气分离问题的实例
一次脱气和多级脱气比较
微分脱气计算
第一节 油气藏烃类的相态特征 课程导入
本节从相态原理出发，描述油气藏的类型。
第一节 油气藏烃类的相态特征 一、相态及其表示法
1、体系（控制体）：人为划分出来、用于研 究的对象。体系可以看作是由边界面包围 起来的空间。
3-1
图 乙 烷 的
6 临界点：汽、液两相 5 P能c 够共存的最高温度
4 点和最高压力点。
F。
3
液相区
C
D。
。。
BE
力降低过程中 开始从液相中 分离出第一批 超临界区 气泡时的压力。
（气相区）
压力，MPa
P-T
2
相 图1
。 -100 -50
采气工程烃类流体相态
采气工程烃类流体相态引言烃类流体在采气工程中具有重要的地位。
了解烃类流体在不同条件下的相态行为对于优化采气工程过程以及提高产量具有重要的意义。
本文将对烃类流体的相态行为在采气工程中的应用进行探讨，并介绍一些常见的烃类流体相态模型。
烃类流体的相态行为烃类流体在采气工程中的相态行为主要受到温度和压力的影响。
根据温度和压力的变化，烃类流体可以存在以下几种相态：气态、液态和固态。
气态相态当温度较高，压力较低时，烃类流体通常处于气态相态。
在气态下，烃类分子之间的距离较大，分子之间作用力相对较弱。
烃类流体在气态下具有较低的密度和较高的可压缩性。
液态相态当温度适中，压力适合时，烃类流体会转变为液态相态。
在液态下，烃类分子之间的距离较近，相互作用力较强。
烃类流体在液态下具有较高的密度和较低的可压缩性。
固态相态当温度较低，压力较高时，烃类流体可以转变为固态相态。
在固态下，烃类分子之间的距离更近，相互作用力更强。
烃类流体在固态下具有较高的密度和几乎无可压缩性。
烃类流体相态模型为了描述烃类流体在不同条件下的相态行为，研究人员提出了一些相态模型。
以下是几种常见的烃类流体相态模型：理想气体模型理想气体模型是烃类流体相态研究中最简单的模型之一。
在理想气体模型中，假设烃类分子之间没有相互作用力，分子之间是完全独立的。
根据理想气体模型，烃类流体在气态下服从理想气体方程。
引力模型引力模型是一种更为复杂的烃类流体相态模型。
在引力模型中，考虑了烃类分子之间的引力作用。
引力模型可以更准确地预测烃类流体的气液相变行为，并对烃类流体的密度变化给予了更准确的描述。
状态方程模型状态方程模型是一类基于实验数据的数学公式，用于描述烃类流体在不同条件下的相态行为。
常见的状态方程包括van der Waals方程、Peng-Robinson方程等。
这些方程可以通过调整一些参数来适应不同的烃类流体。
烃类流体相态在采气工程中的应用烃类流体的相态行为对于采气工程的研究和设计具有重要的影响。
天然气工程复习
（1） 天然气工程复习（2） 天然气偏差系数反映了实际气体偏离理想气体的程度。
一方面实际气体有大小、体积另一方面分子间醋存在着吸引力或者排斥力。
（3） 天然气等温压缩系数C g ：在等温条件下，天然气随压力变化的体积变化率。
PZ Z P Z T P P P nRT ZnRT P P V T ∂∂-=-∂∂-=∂∂=11)]()[()(V 1-Cg 2 （4） 天然气体积系数是指天然气在底层下的体积预期在地面标准下的体积之比sc g V V B =（5） 天然气水露点是指在一定的压力下于天然气的饱与蒸汽压气量所对应的温度。
天然气烃露点是指在一的压力下，气相中析出的第一滴“微小”的烃类液体的平衡温度。
天然气的绝对湿度是指1m 3天然气中所含水蒸气的克数。
（6） 影响天然气中水蒸气含量的因素。
①水蒸气含量随压力增大而减小②水蒸气含量随温度升高而增加③水蒸气含量随含盐量的增加而降低④高密度的天然气中水蒸气含量少⑤气体中N 2含量高水蒸气含量低⑥CO 2与H 2S 含量高水蒸气高（7） 常用状态方程①范德华方程②RK 方程③SRK 方程④PR 方程⑤LHHSS 方程（8） 等组分膨胀实验的目的是为了测取凝析油体系在底层条件下体积膨胀能力的大小与露点压力而设计的实验，目的是为了获取凝析油体系PV 关系与露点压力等流体相态特征参数。
（9） 气体流入井越近井轴，流速越高，因此非达西流淌产生的附加压降也要紧发生在井壁邻近。
（10） q AOF 反映气井的潜能，是评估气井的重要参数，常用于气井分类，配产与其他公式中无因次变化等（11） 射孔引起的表皮系数能够分成三部分：射孔孔道几何形状引起的的表皮系数（S P ），由于钻井与固井造成的井筒伤害引起的表皮系数（S d ），射孔孔道周围压实带产生的伤害引起的表皮系数（S dp ）.S= S P + S d + S dp（12） 不管是泥浆污染对井底邻近岩层渗透性造成的伤害，或者是酸化对它的改善，都仅限于井壁邻近很小范围。
油气储层流体相行为研究及应用
油气储层流体相行为研究及应用一、引言油气储层是石油、天然气等能源的重要产地，而了解储层内流体相行为对于提高采收率、节约开采成本、提高采油效率等方面具有重要意义。
本文将对油气储层流体相行为进行深入探讨，并探讨其在实际应用中的意义。
二、油气储层流体相行为概述油气储层流体相行为指的是储层内不同组分流体之间的物理化学行为。
储层内主要存在三种组分的流体：烃类、水和天然气。
而在储层内，这三种组分的相行为对于油气的开发产生重要影响。
1.烃类烃类是指油气储层中的石油和油类化合物，它们往往被视为非溶解性油。
在储层内，烃类和其他流体之间的相互作用通常是低的。
物理化学行为的研究发现，在不同状态下，烃类的性质表现出不同的特点，如沉积相、水相、气相等。
2.水水是储层内的一种主要组分。
储层内的水通常被分为三种类型：吸附水、自由水和连续相水。
不同类型的水对于油气的形成和加工产生着重要影响。
如：在各种生产过程中，吸附水与烃类的亲和性有很大的不同，所以吸附水含量的多少对油气开采的成功与否、成本高低都产生着重要影响。
3.天然气天然气是储层内的一种气体，它在储层内的物理化学行为与烃类和水有着很大的不同。
在储层内，天然气通常被视为非溶解性气态。
天然气在储层内的物理化学行为对于油气的开采也产生着很大的影响。
如天然气的气压、温度、密度等参数对于储层内烃类和水的相分布产生着重大影响。
三、油气储层流体相行为研究在油气储层流体相行为研究中，直接观测储层内的实际情况是很难的。
因此，研究者们通常采用数值模拟、实验模拟等手段来研究油气储层流体相行为。
通常采用的方法有：1.渗流模拟渗流模拟方法是指利用计算机程序模拟石油沉积物内部的三维流动和相行为。
在模拟过程中，通过模拟不同条件下的温度、压力、岩石组成等因素对油气的移动和分布情况进行预测。
渗流模拟方法在原油探测、石油生产中得到了广泛应用。
2.实验模拟实验模拟方法是指通过模拟实验，研究石油、天然气等流体在不同条件下的相行为。
天然气基本知识_天然气处理原理与加工艺
课件制作 王云芳 主 讲 王云芳
第一章 天然气基础知识
第一节 天然气资源及其利用 第二节 天然气的分类、组成和体积参比条件 第三节 天然气的相特性 第四节 天然气处理的含义及产品质量要求 第五节 用作城镇燃气的天然气互换性和分类 第六节 综合能耗及其计算方法
第一节 天然气资源及其利用
据中国工程院介绍，我国非常规天然气资源也相当丰富，初步预测，页岩气、 致密气的可采资源总量在20-36万亿立方米，煤层气地质储量为36.8万亿立方米， 居世界第三位。我国境内也有丰富的水合物储藏。据专家分析,青藏高原盆地和东 海、南海、黄海的大陆坡及其深海,都可能存在体积巨大的水合物。据报道,我国 的南海海域蕴藏着丰富的水合物,约70万亿立方米,其能源总量大约是石油储量的 一半。
当气体相对密度不是0.6时，可从附图中查得校正系数CRD，其定义式为：
C RD
相对密度为 RD的气体含水量 相对密度为 0.6的气体含水量
当气体与盐水接触时，可从附图中查得校正系数CB，其定义式为：
与盐水接触时的气体含 水量 CB 与纯水接触时的气体含 水量
因此，当气体密度不是0.6，且与盐水接触时，含水量W为
(一) 天然气含水量及其预测方法
预测方法
图解法
用图来查取天然气的水含量。根据天然气的温度、
压力及酸性组分含量来确定其水含量。
应用状态方程来进行多组份平衡计算来求取
热力学模型法 天然气中的水含量，如用 SRK、PR等方程。
1. 不含酸性组分的天然气含水量预测（见图1－6）
应用图1－6时应注意以下几点： ①图中水合物形成曲线（虚线）以下是水 合物形成区，气体和水合物呈平衡状态。 ②水合物曲线以上是液态水析出区，气体 与液态水之间程平衡。 ③纵坐标是相对密度为0.6，并与纯水接触 时天然气的饱和含水量, 单位为g/103m3。 ④已知天然气的含水量和压力，可查天然 气的水露点。 ⑤当天然气的相对密度不是0.6或者气体与 含盐水接触时，应对天然气的含水量进行 校正，其校正方法如下
01第一章：油气藏中的流体
02第一章油气藏中的流体§1.0 油气藏中的流体任一个油气藏或油藏中都存在石油、天然气、油田水三种流体，而纯气藏中只有天然气和油田水。
这些流体存在于储集层的孔隙裂缝中，并在圈闭范围内按重力分异，在垂向上呈层状分布，天然气最轻居圈闭顶部，石油居中，水在下面。
但是，油气藏中的石油、天然气、油田水三者并非截然分离，气-油、油-水和气-水之间存在过渡带，它们以一定关系共存于储集层的孔隙裂缝系统中（图1-1）。
图1-1 典型油气藏中油、气、水分布的结构剖面图（据美国油藏开发经营委员会报告，1942）§1.1.1 石油一、石油的概念及组成（一）石油的概念石油又称原油，是以液态形式存在于地下岩石孔缝中的可燃有机矿产。
在地下油气藏中石油无论在成分上还是在相态上都是极其复杂的混合物。
在成分上以烃类为主，含有数量不等的非烃化合物及多种微量元素；在相态上以液态为主，溶有大量烃气及少量非烃气，并溶有数量不等的烃类和非烃类的固态物质。
（二）石油的元素组成石油的元素组成主要是碳（C）和氢（H），其次是硫（S）、氮（N）、氧（O）。
不同产地的石油元素组成存在差异，但有一定的变化范围。
石油的平均元素组成，根据Hunt（1996）统计，碳85%、氢13.0%、硫、氮、氧2.0%。
碳、氢两元素主要呈烃类化合物存在，是石油组成的主体。
硫、氮、氧元素组成的化合物大多富集在渣油或胶质和沥青质中。
石油中碳含量一般为82%-87%，氢含量一般为11%-14%，两元素在石油中一般占95%-99%。
碳、氢元素质量比（C/H）介于5.7-7.7之间，平均值约为6.5，原子比的平均值约为0.56 (1:1.8)。
石油中硫含量，据Tissot和Welte (1978) 对9347个样品的统计，硫含量介于0.1-10%之间，平均为0.65%，其频率分布具双峰型（图1-2），在1%处为最小值，可将样品分为两部分，多数样品（约7500个）含硫量小于1%，少数样品（约1800个）含硫量大于1%，根据含硫量可把原油分为高硫原油（含硫量大于1%）和低硫原油（含硫量小于1%）。
C2-天然气物理化学性质-初稿
定义：在一定温度压力下，单位体积天然气的质量。
单位： kg/m3。
确定方法：
ρg
=
m V
=
pM （理想气体） RT
ρg
=
pM （实际气体） ZRT
2. 天然气的密度（density）
通用气体常数
R = PVm T
公制标准状态： 英制标准状态：
R = 0.101325× 22.4 = 0.008314 MPa ⋅ m3
确定方法： γ g = ρg / ρa γ g = M g / 28.96
第二节 天然气的相对分子质量、密度和比容
4. 天然气的比容（ specific volume ）
定义：单位质量天然气所占据的体积 。
单位： m3/kg。
确定方法：
υ
=
V m
=
1 ρg
υ = V = RT m pM g
（理想气体）
n2 = 0.05
n3 = 0.05
3
n = ∑ni =1 i=1
y1 =0.9 y2 =0.05 y3 = 0.05
1. 天然气的组成
已知体系中各组分的质量如表，求wi、vi和yi。
组分
C1
质量/kg 14.4387
C2 1.5035
C3 2.20485
(3) 求vi
n1 = 0.9
n2 = 0.05 n3 = 0.05
273.15
Kmol ⋅ K
R = 14.7 × 379 .4 ≈ 10 .73 Psia ⋅ ft 3
520
1bmol ⋅ R
注：单位不同，R数值不同；单位相同，数值一样； R与气体种类无关。
气藏工程作业
气藏工程作业题第一章1、综述国内外天然气资源现状与发展趋势。
答：一、世界天然气现状：1、世界天然气资源丰富：据美国地质调查局1994年预测，世界天然气总量大致为立方米;且主要分布在中东、前苏联、美洲。
2、剩余天然气可采储量年年上升：1996——2002年世界天然气剩余可采储量增长率为1.96%;2000年之后，增长率达到3。
05％。
到2006年为止天然气剩余储量为立方米。
3、世界天然气产量快速增长：2000年以来；世界天然气产量年均增长率为3。
12%;2006年世界天然气产量达到立方米,为2000年产量的1.19倍。
4、世界天然气贸易趋于全球化：国际天然气贸易持续强劲增长，2006年世界天然气贸易量达到立方米；增幅3。
07%。
二、中国天然气现状：1、常规天然气资源相对丰富：据初步估算，全国天然气储量已达到立方米，其中可采储量为立方米，与第二轮天然气资源评价相比，增加了立方米。
2、非常规天然气资源潜力大，开采前景乐观：（1）、煤层气资源潜力大,我国煤层气资源丰富，占世界总煤层气资源的10%；(2)、中国水溶气等非常规气开采前景乐观:中国有大量含油盆地，存在着大量的地层水，其中蕴含着丰富的水溶气资源。
三、国内外天然气资源开发趋势：1、天然气将成为21世纪世界能源的支柱：目前煤炭、石油的消费比重在不断下降，而天然气的消费比重在快速增长,鉴于石油价格居高不下,天然气的使用量将不断增大。
2、国内天然气资源发展空间巨大：目前我国剩余天然气可采储量为：立方米,天然气年产量为立方米，此外，煤层气等非常规气资源也有一定发展空间。
3、天然气贸易世界贸易的重要组成部分：国内外天然气的需求量逐渐上升，天然气贸易量也在不断增加。
2、气田开发和油田开发有何共同点和差异性。
答：一、气田开发和油田开发的共同点：（1）、埋藏的隐蔽性、模糊性；(2)、地层的非均质性、各向异性、非连续性和非有序性；(3）、油气田开发的风险性；（4）、流体渗流的复杂性.（5)、气藏开发过程的系统性。
关于烃-水体系相平衡研究的现状及新进展
关于烃-水体系相平衡研究的现状及新进展石德佩;孙雷;李东平;于庆国;刘建仪;田文忠【期刊名称】《西南石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2005(027)003【摘要】随着天然气勘探开发的力度增大,一些特殊的如异常高温、高压、低渗透等气藏的不断涌现,并且所占的比例越来越大,含水的气藏、凝析气藏的相态研究成为一个急需解决的课题.国外近年来已开始重视含水烃类流体的相态研究,正成为气藏、凝析气藏地层流体相态研究与应用的热点,部分研究成果对现有常规油气藏烃类流体相态特征研究的理论和方法提出了挑战.从实验设备、研究机理和理论发展方向对国内外学者的最新研究动向和研究成果进行了分析,并在此基础上介绍了因此所开展的有关考虑气态地层水影响的凝析气藏烃类相态分析的一些研究工作,以期供今后的研究借鉴,指导气藏和凝析气藏的开发和开采.【总页数】5页(P49-53)【作者】石德佩;孙雷;李东平;于庆国;刘建仪;田文忠【作者单位】西南石油学院石油工程学院,四川,成都,610500;西南石油学院石油工程学院,四川,成都,610500;新疆油田公司准东采油厂研究所,新疆,阜康,831511;新疆油田公司准东采油厂研究所,新疆,阜康,831511;西南石油学院石油工程学院,四川,成都,610500;西南石油学院石油工程学院,四川,成都,610500【正文语种】中文【中图分类】TE375【相关文献】1.GE型状态方程混合规则计算烃-水相平衡的结果对比 [J], 阎炜;郭天民;汪上晓2.水醇烃体系相平衡模拟及其应用 [J], 何君;胡大鹏3.三元体系硼酸钠-硼酸镁-水和硼酸钾-硼酸镁-水15℃时相平衡研究 [J], 董兴锋;王居奎;赵冬;王士强;郭亚飞;邓天龙4.CO2含量对天然气高压物性及烃-水相平衡的影响 [J], 张露;税蕾蕾;张旭东;杨发荣;陈科;康楠;刘泠杉5.定压下仲丁醇C_4烃二元体系汽液相平衡研究 [J], 彭昌军;童安渝;苏裕光因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
烃相态分析录井技术在东海新探区油气识别中的应用
烃相态分析录井技术在东海新探区油气识别中的应用
赵幸滨
【期刊名称】《海洋石油》
【年(卷),期】2024(44)2
【摘要】随着东海海域油气勘探的不断深入,勘探难度增大,部分探区油气成藏条件复杂。
受限于储层岩性复杂、非均质性强及流体性质多变的影响,储层流体准确识别难度较大,而传统的录井、测井技术在识别中深层复杂流体的性质仍存在不足。
为了解决东海探区流体评价难题,引入烃相态分析录井技术。
该技术利用检测到的烃类物质组成以及含量的变化规律来定性、定量地快速评价储层的流体,通过在东海某新区块勘探作业中的实际应用,证实该技术具有参数丰富、分析速度快、仪器稳定性好等特点,有利于储层流体性质的快速识别,助力解决东海新探区的油气解释评价难题。
【总页数】7页(P73-79)
【作者】赵幸滨
【作者单位】中海石油(中国)有限公司上海分公司
【正文语种】中文
【中图分类】TE142
【相关文献】
1.泌阳凹陷深凹区油气层录井识别技术研究
2.轻烃录井技术应用于呼和湖凹陷天然气识别
3.罐装岩屑轻烃录井在油气勘探中的应用
4.大庆探区复杂油气水层录井综合识别与评价新技术
5.罐顶气轻烃录井技术在胜利油田油气层评价中的应用
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6、化学位
控制物质传递的强度位能
它实际上是体系某种物质的偏摩尔内能（内能确定了分子运动速度）
当有多相存在时，它决定了某种组分在一相到另一相的传递强度
概念抽象、难于具体化和计算。
7、相平衡
盐Hale Waihona Puke 体系中各组分在相与相之间的迁移传递速度相等时的状态。
水
迁移速度受化学位控制
相平衡时，某组分在各相中的化学位相等（相平衡热力学条件）
8、逸度
●校正了的压力，它是人们在实现由热力学变量（化学位）向物理测量变量转换的一种概念工具。
它直接将数学上的抽象量与实际的可以测量的普通强度量相联系起来。
等温化学位i io RTn( fi fio ) fi i yi P
逸度系数i 可由状态方程计算（对理想气体混合物其值位1.0
盐
）
水
相平衡时，某组分在各相中的逸度相等为相平衡的另一种热力学判定条件。平衡常数 Ki iL iV
8
(二）单组分和多组分烃类体
单一烃类组分相态特征 多组分烃类体系相态特征 多组分体系的反转凝析现象 常见气藏的P-T相图
9
1、单一烃类组分相态特性
理论和实验研究同时表明，对于同一纯物质存在以下关系 f ( P ,V ,T ) 0
它表明图解上述函数关系需要三维空间。在实际应用中三维空间难于应用实际经常使用的是：
45% 55%
8,000
60% 70%
6,000
75% 85%
4,000
2,000
0 -200 -100
PHB4 P-T图
300
400
T(K)
0
100
200
温度 (deg C)
500
600
300
400
1
主要内容
一、 烃类流体相态特性 二、油气体系气液平衡计算 三、实际气体状态方程和热力学
性质 四、重馏分特征化 五、相态法气藏类型判别简介
气
水
5
井 口 装 置
阀座
井口保护器
锥形阀
弹簧
孔板压座
外壳
芯子
孔板
2、相
体系内任何均一的部分
体系总是由一定数目的相构成
相有气、液、固三种，可以不连续存在
（如：干冰可由固相直接到气相）
纯
水
相与相之间存在界面
任何一相都能与体系的其它均匀部分分开
3、组分
构成体系的各种纯物质
可以是单质也可以是化合物
各物质之间无化学反应
盐
水
6
4、 组成
体系中构成某种物质（组分）的含量或比例
天然气中一般用摩尔百分比表示 体系中各组分的组成摩尔百分比的加和等于1
盐 水
5、 自由度
在不改变平衡体系中原有平衡相数的条件下可独立改变的量
天然气中一般为压力、温度、组成 当某一参数改变引起相数的改变，则该参数不是独立变量
单一组分烃类体系的相态研究已经揭示了相平衡的许多重要特性。 无论体系多么复杂，多相共存、蒸气压、临界点、连续单相区等重要概念将会应用到
任一体系。
11
2、多组分烃类体系相态特征
单一组分与多组分体系的基本区别在于：体系中每增加一 个组分就要增加一个自由度。我们必须规定附加的变量来 确定体系的状态。对于一个含有N个组分的体系，其描述 由此可见，多组分体系不可能用三维空间来描述一个完
压力-温度投影图（ 简称P—T图） 压力-体积投影图（ 简称P—V图）
P
临界点
C
T>Tc
气
P
临界点
C
T>Tc
气
T=Tc
T=Tc
B
D
液 气、液两相区 T<Tc
B
D
液 气、液两相区 T<Tc
单组分体积V
10
多组分体系体积V
1、单一烃类组分相态特性
理论和实验研究同时表明，对于同一纯物质存在以下关系 f ( P ,V ,T ) 0
它表明图解上述函数关系需要三维空间。在实际应用中三维空间难于应用实际经常使用的是：
压力-温度投影图（ 简称P—T图） 压力-体积投影图（ 简称P—V图）
临界点：气液相内涵性质相同的点，这时气 液两相共存。 临界参数：Pc，Tc，ρc，Zc，Vc 正常相变：
P衡定，T升高，液相全变为气相。 T衡定，P下降，液相也会全变为气相。 特点：无两相区，是一个急变过程。
400
500
温度（k）
典型特点： 干气在任何环节不产生液烃 湿气在分离器有液烃产生 凝析气在地下、井筒和分离器均有液烃产生
Pm——临界凝析压力
13
气体系特有的现象
4、常见气藏的P-T相图
干气气藏P-T相图示意图
C
60
PP湿气藏P-T相图示意图 地地层层条条件件
50
"等液量线0.01" 泡点线
"等液量线0.005" 临界点
露点线 等液量线0.008
40
压力（MPa）
30
20
C
sep
10
分离器 TT
0
0
100
200
300
第三章 烃类流体相态
（概论）
气藏类型：
干气藏 湿气藏 凝析气藏
重要性：
是确定开发方式的基 础
川西北、川中、新疆、 青海、华北、中原、 大港等地都存在凝析 气田。
P(MPa)
压力 (kPa)
35
30
25
20
15
10
5
0
100
200
14,000
15%
25%
12,000
30%
40%
10,000
2
本章掌握重点
相态的几个基本概念 多组分烃类流体相态变化和原理 气液平衡的物料和热力学平衡的基本概
念 气液平衡计算的基本步骤 实际气体状态方程的基本结构 重馏分特征化基本原理
3
一、烃类流体相态特性
（一）基本概念
体系 相 组分 组成 自由度 相平衡 化学位 逸度
（二）单组分和多组分烃类体系
整的体系。f (P ,T ,V , x1, x2, xn ) 0
12
多组分烃类体系P-T相图及特征
两相共存的最高压力
P
两相共存的最高压力
Pm
C
泡点线
等液量线
1
2 3
3、多组分体系的反 转凝析现象
在纯组分体系中， 当等温压缩或等压 降温时，都会导致 有液体的凝析产生。
在多组分体系中则
4
常常出现和这相反
4
1、体 系
体系是在一定范围内一种或几种定量的 物质
体系和环境是相对的 范围是研究时划定的 环境和体系密切相关
研究的范围确定了体系中的物质及物质量， 也确定了环境和体系的关系
体系分类
孤立体系
与环境无能量和物质交换
封闭体系
与环境仅有能量交换、无物质交换
敞开体系
与环境既有能量交换、又有物质交换
露点线
的逆变现象，即在
5
等温降压或等压升
➢ 气藏类型-相图法：
Tm
T
温的情况下，反而 会引起液体的凝析。
➢ 干气藏： TReseroir Tm
➢ 湿气藏： TReservoir Tm ，但地面分离条件落在两相区
➢ 凝析气藏： Tc＜TReservoir＜Tm，
天然气体系中凝析
Tm——临界凝析温度