油氣烴類相態(tài)

關(guān)于油氣烴類相態(tài)第三章油氣藏?zé)N類的相態(tài)和汽液平衡氣-水兩相的相態(tài)變化（PVT筒中）第2頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天氣-油-水三相的相態(tài)變化（PVT筒中）第三章油氣藏?zé)N類的相態(tài)和汽液平衡第3頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天凝析氣的相態(tài)變化（PVT筒中）第三章油氣藏?zé)N類的相態(tài)和汽液平衡第4頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第一節(jié)油氣藏?zé)N類的相態(tài)特征第二節(jié)汽-液相平衡第三節(jié)油氣體系中氣體的溶解與分離第三章油氣藏?zé)N類的相態(tài)和汽液平衡第5頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天原油和天然氣都是由多種烴類和非烴類物質(zhì)組成的混合物，但二者所存在的狀態(tài)不同本節(jié)的主要內(nèi)容一、相態(tài)及其表示法二、單、雙組分體系的相態(tài)特征三、多組分系統(tǒng)的相態(tài)特征四、典型的油氣藏相圖特征第一節(jié)油氣藏?zé)N類的相態(tài)特征第6頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天相態(tài)到底是什么？油氣藏相態(tài)到底怎么樣變化？油氣藏工程中如何應(yīng)用？本節(jié)內(nèi)容要解決的三個(gè)問(wèn)題第7頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第一節(jié)油氣藏?zé)N類的相態(tài)特征本節(jié)目的u明確烴類體系的相態(tài)表示方法u單、雙、多組分烴類體系的相圖特征u明確典型油氣藏的相圖變化趨勢(shì)第8頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天本節(jié)重點(diǎn)u與相態(tài)相關(guān)的基本概念的理解u單、雙、多組分烴類體系相圖的基本特征及變化規(guī)律u典型油氣藏相圖的變化趨勢(shì)本節(jié)難點(diǎn)u凝析氣藏反凝析現(xiàn)象的理解和分析第一節(jié)油氣藏?zé)N類的相態(tài)特征第9頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天體系人為劃分出來(lái)用來(lái)研究的對(duì)象(2)相指體系中具有相同成分，相同物理、化學(xué)性質(zhì)的均勻物質(zhì)部分，相與相之間有明顯的界面(3)組分指混合物體系中的各個(gè)成分油C3、C7、C2010%、20%、70%液氣1.基本概念一、相態(tài)及其表示法第10頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天(5)相平衡P、T一定時(shí)，多相體系中任一組分的A相分子進(jìn)入B相的速度與B相分子進(jìn)入A相的速度相等時(shí)的狀態(tài)(4)組成：體系中所含組分以及各組分在總體系中所占比例用來(lái)定量表示體系或某一相中的組分構(gòu)成情況油C3、C7、C2010%、20%、70%一、相態(tài)及其表示法第11頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天在一個(gè)密閉抽空的容器里，部分充有液體，容器溫度保持一定，處于氣液相平衡時(shí)氣相所產(chǎn)生的壓力稱為飽和蒸氣壓，體現(xiàn)為氣相分子對(duì)器壁的壓力(6)飽和蒸汽壓(vaporpressure)蒸汽P液體一、相態(tài)及其表示法第12頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天泡點(diǎn)(bubblepoint)開始從液相中分離出第一個(gè)氣泡的氣液共存態(tài)露點(diǎn)(dewpoint)開始從氣相中凝結(jié)出第一滴液滴的氣液共存態(tài)泡點(diǎn)壓力(bubblepointpressure)

在溫度一定的情況下，開始從液相中分離出第一個(gè)氣泡的壓力一、相態(tài)及其表示法第13頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天u露點(diǎn)壓力(dewpointpressure)

在溫度一定的情況下，開始從氣相中凝結(jié)出第一滴液滴的壓力u臨界點(diǎn)(criticalpoint)

在臨界狀態(tài)下，共存的氣、液相所有內(nèi)涵性質(zhì)相等u內(nèi)涵性質(zhì)(intensiveproperty)與物質(zhì)的數(shù)量無(wú)關(guān)的性質(zhì)，如粘度、密度、壓縮性等等一、相態(tài)及其表示法第14頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天對(duì)于一個(gè)組成不變的體系，狀態(tài)參數(shù)壓力、溫度和比容之間的關(guān)系用狀態(tài)方程表示F（P,V,T）=0狀態(tài)方程是體系相態(tài)的數(shù)學(xué)描述方法將狀態(tài)方程用圖示法表示就是相態(tài)圖，簡(jiǎn)稱相圖立體相圖：三維相圖平面相圖：二維相圖三角相圖：三元相圖2.體系相態(tài)的表示方法3.相圖類型一、相態(tài)及其表示法第15頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天描述油氣藏平面區(qū)域上和縱向上流體相態(tài)變化特征的分布規(guī)律詳盡地表征各參數(shù)間的變化關(guān)系三維空間中描述P、V、T三個(gè)狀態(tài)變量與相態(tài)變化關(guān)系的圖形1)立體相圖一、相態(tài)及其表示法第16頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天不同的平面相圖用于描述不同的相態(tài)參數(shù)和相態(tài)特征★P-T相圖是油氣相態(tài)研究中最常用的相圖P—V關(guān)系圖2)平面相圖P—T關(guān)系圖一、相態(tài)及其表示法第17頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天3)三角相圖（三元或擬三元相圖）

研究P、T一定，組成變化的體系相態(tài)變化一、相態(tài)及其表示法第18頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天等壓液化等壓汽化露點(diǎn)（dewpoint）：是指溫度一定時(shí)，開始從氣相中凝結(jié)出第一批液滴時(shí)的壓力泡點(diǎn)(bubblepoint)：是指溫度（或壓力）一定時(shí)，開始從液相中分離出第一批氣泡時(shí)的壓力1、單組分體系的相態(tài)特征二、單、雙組分體系的相態(tài)特征一個(gè)獨(dú)立組分構(gòu)成的物系或系統(tǒng)第19頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天(1)

P-T相圖特征①一線：飽和蒸氣壓線(由單組分物質(zhì)的泡點(diǎn)和露點(diǎn)共同構(gòu)成的軌跡線)②三區(qū):液相區(qū)，氣相區(qū)，兩相區(qū)③臨界點(diǎn):單組分物質(zhì)體系的臨界點(diǎn)，該體系兩相共存的最高壓力和最高溫度點(diǎn)。二、單、雙組分體系的相態(tài)特征第20頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天(2)相態(tài)特征

靜態(tài)特征臨界點(diǎn)C

兩相共存的最高T、P

氣、液相無(wú)分界面氣、液性質(zhì)差別消失二、單、雙組分體系的相態(tài)特征第21頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天飽和蒸汽壓曲線由不同溫度下組分的飽和蒸汽壓連成的曲線

l體系的相分界線

l氣液兩相共存線二、單、雙組分體系的相態(tài)特征第22頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天動(dòng)態(tài)特征圖中任一點(diǎn)代表單組分體系的一個(gè)相平衡狀態(tài)（相態(tài)）改變體系T或P，相態(tài)改變

如T、P變化穿越了相分界線，則體系的相和相數(shù)將發(fā)生改變：從單相→兩相共存→另一種單相二、單、雙組分體系的相態(tài)特征第23頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天分子越大，分子間作用力越強(qiáng)，其相同飽和蒸汽壓下溫度越高隨分子量的增加，曲線向右下方偏移混相驅(qū)提高采收率常用：CO2和丙烷幾種常見(jiàn)物質(zhì)的飽和蒸氣壓線二、單、雙組分體系的相態(tài)特征第24頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天泡點(diǎn)線露點(diǎn)線等液量線氣相區(qū)液相區(qū)兩相共存區(qū)臨界點(diǎn)臨界凝析溫度點(diǎn)2.雙組分體系的相態(tài)特征二、單、雙組分體系的相態(tài)特征第25頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天4)任一雙組分混合物的兩相區(qū)都位于兩純組分的飽和蒸氣壓曲線之間3)兩組分的分配比例

越接近，兩相區(qū)面

積越大2)

臨界點(diǎn)不再是兩相

共存的最高壓力和溫度點(diǎn),而是泡點(diǎn)線和露點(diǎn)線的交匯點(diǎn)雙組分體系的相態(tài)特點(diǎn)1)相圖是一開口的環(huán)形曲線二、單、雙組分體系的相態(tài)特征第26頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天5)雙組分混合物的臨界壓力一般都高于各組分的臨界壓力；混合物的臨界溫度都居于兩純組分的臨界溫度之間6)兩相區(qū)、臨界點(diǎn)向占優(yōu)勢(shì)的組分的飽和蒸氣壓曲線遷移雙組分體系的相態(tài)特點(diǎn)二、單、雙組分體系的相態(tài)特征第27頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天甲烷與其它烷烴混合物的臨界點(diǎn)軌跡曲線7)兩組分的分子量差別越大,臨界點(diǎn)軌跡線所包面積越大，兩相區(qū)最高壓力越高雙組分體系的相態(tài)特點(diǎn)二、單、雙組分體系的相態(tài)特征第28頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天多組分體系烴類相圖測(cè)定原理圖三、多組分體系的相態(tài)特征★第29頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天相圖的形狀受到每個(gè)組分性質(zhì)的影響?？梢院?jiǎn)單的看為由輕質(zhì)組分和重質(zhì)組分組成三、多組分體系的相態(tài)特征★第30頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天四點(diǎn)地面分離的條件點(diǎn)臨界點(diǎn)：C點(diǎn)，泡點(diǎn)線與露點(diǎn)線和等液量線的交點(diǎn)臨界凝析壓力點(diǎn)：P’點(diǎn)，兩相共存最高壓力點(diǎn)臨界凝析溫度點(diǎn)：T’點(diǎn)，兩相共存最高溫度點(diǎn)(1)相圖特征三、多組分體系的相態(tài)特征★第31頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天三線泡點(diǎn)線：aC線，液相區(qū)與兩相區(qū)的分界線露點(diǎn)線：bC線，氣相區(qū)與兩相區(qū)的分界線等液相線：虛線，線上的液量的含量相等四區(qū)液相區(qū)反常區(qū)氣相區(qū)兩相區(qū)三、多組分體系的相態(tài)特征★第32頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天等溫條件下，壓力下降，氣體凝析為液體；或者等壓條件下，溫度升高，氣體凝析為液體的現(xiàn)象等壓反常凝析區(qū):隨溫度變化而變化,一般不會(huì)出現(xiàn)等溫反常凝析區(qū):隨壓力變化而變化反常凝析現(xiàn)象：(2)相態(tài)特征三、多組分體系的相態(tài)特征★第33頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天反常凝析現(xiàn)象：B→D:反常凝析Tc輕烴<溫度<Tc重?zé)N；P↑輕、重分子動(dòng)量交換↑，重分子獲得能量蒸發(fā)至氣相；壓力高時(shí)分子間的作用力為排斥力，P↘,排斥力減小F→E→D→B→A:D→B:反常蒸發(fā)ABDEF凝析氣藏典型相圖三、多組分體系的相態(tài)特征★第34頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天當(dāng)壓力低于露點(diǎn)壓力時(shí)，地層中有油凝析出來(lái)，這部分油一般不流動(dòng)。因此，必須保持壓力開采（P>Pb)：

（1）循環(huán)注氣：采出的凝析氣分離后氣體回注到油藏，可以減緩壓力的降低；（2）注相鄰氣藏的干氣凝析氣藏的開發(fā)方式：要求保持地層壓力開采反常凝析現(xiàn)象：三、多組分體系的相態(tài)特征★第35頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天J點(diǎn)：未飽和油藏I點(diǎn)：飽和油藏，可能有氣頂L點(diǎn)：油氣藏（帶氣頂）A點(diǎn)：凝析氣藏F點(diǎn)：普通氣藏凝析氣藏：溫度位于臨界溫度和最大臨界凝析溫度之間，陰影區(qū)的上方確定油氣藏的類型，分析油藏狀態(tài)和經(jīng)歷的開發(fā)過(guò)程5.相圖的應(yīng)用第一節(jié)油氣藏?zé)N類的相態(tài)特性第36頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天不同的油氣藏，油氣的組成不同，導(dǎo)致相態(tài)不同低收縮率原油相圖高收縮率原油相圖反常凝析氣相圖濕氣相圖干氣相圖

低收縮原油：指采到地面后體積收縮較小的原油（地下溶解的氣量？）高收縮油：指采到地面后體積收縮較大的油四、典型的油氣藏相圖特征第37頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天(1)低收縮率原油相圖85%+15%特征：低收縮率原油含重?zé)N較多，地面出氣量較小，一般小于90m3/m3。原油相對(duì)密度較高，常大于等于0.876。原油通常呈黑色和深褐色1.臨界點(diǎn)位于臨界凝析壓力點(diǎn)的右側(cè)；2.液體的等液量線比較密集地靠近露點(diǎn)線四、典型的油氣藏相圖特征第38頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天(2)高收縮率原油相圖特征：高收縮原油的地面氣油比相對(duì)較高，一般在90m3/m3～1500m3/m3。地面原油相對(duì)密度一般小于0.8765%＋35%1.臨界點(diǎn)接近于臨界凝析壓力點(diǎn)，地層溫度與臨界溫度接近；2.液體的等液量線比較稀疏，且靠近泡點(diǎn)線地靠近露點(diǎn)線。四、典型的油氣藏相圖特征第39頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天(3)濕氣相圖定義：指標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1m3井口流出物中，C5以上重?zé)N含量高于13.5cm3的天然氣氣相區(qū)兩相區(qū)1.地層溫度高于臨界凝析溫度，但分離器條件位于兩相區(qū)內(nèi)；2.臨界點(diǎn)較高；3.地面有液烴析出四、典型的油氣藏相圖特征第40頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天(4)干氣相圖定義：指標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1m3井口流出物中，C5以上重?zé)N含量低于0.5cm3的天然氣都在氣相區(qū)1.地層溫度和分離器溫度均在兩相區(qū)外;2.臨界點(diǎn)較低;3.底下和地面均無(wú)液烴析出四、典型的油氣藏相圖特征第41頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天(5)反常凝析氣相圖1.地層溫度介于臨界溫度和臨界凝析溫度之間；2.

氣藏壓力位于包絡(luò)線外3.原始狀態(tài)下烴類體系為單相氣體；4.地面分離器條件下可獲得25%左右的液體四、典型的油氣藏相圖特征第42頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天低高相圖對(duì)比規(guī)律：1)臨界點(diǎn)從右向左轉(zhuǎn)移；2)相圖面積逐漸變小，油的兩相區(qū)較開闊，氣的兩相區(qū)較狹窄；3)相對(duì)于臨界點(diǎn)，油藏條件從左向右偏移；4)等液量線由在露點(diǎn)線附近密集轉(zhuǎn)變?yōu)樵谂蔹c(diǎn)線附近密集。濕干四、典型的油氣藏相圖特征第43頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天小結(jié)1、掌握油氣的組成；2、了解單、雙的P－T相圖，掌握多組分烴類的P-T相圖特征及其構(gòu)成；3、概念油氣藏、相、組成、泡點(diǎn)、露點(diǎn)、臨界點(diǎn)，臨界凝析壓力、臨界凝析溫度、反常凝析現(xiàn)象、干氣、濕氣4了解不同油氣藏類型的相態(tài)特征第44頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天原油和天然氣都是由多種烴類和非烴類物質(zhì)組成的混合物，但二者所存在的狀態(tài)不同本節(jié)的主要內(nèi)容一、相態(tài)及其表示法二、單、雙組分體系的相態(tài)特征三、多組分系統(tǒng)的相態(tài)特征四、典型的油氣藏相圖特征第二節(jié)油氣藏?zé)N類的相態(tài)特征第45頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天天然氣從原油中的分離天然氣向原油中的溶解相態(tài)方程的建立相態(tài)方程的應(yīng)用本節(jié)內(nèi)容第二節(jié)油氣體系中氣體的分離與溶解油田開發(fā)是一個(gè)近似的等溫過(guò)程相態(tài)變化的本質(zhì)是天然氣在原油中的溶解和分離第46頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第二節(jié)油氣體系中氣體的分離與溶解本節(jié)重點(diǎn)：氣體的溶解油氣分離的過(guò)程與分類相態(tài)方程的建立、求解和應(yīng)用平衡常數(shù)的獲取方法掌握氣體的溶解和油氣分離的物理過(guò)程熟練掌握溶解和分離與油藏?zé)N類的相態(tài)變化的關(guān)系以及相態(tài)方程建立的基本原理掌握平衡常數(shù)的概念和計(jì)算方法了解收斂壓力的物理意義學(xué)會(huì)利用相態(tài)方程計(jì)算飽和壓力、露點(diǎn)壓力和氣液平衡計(jì)算本節(jié)難點(diǎn)：相態(tài)方程在多級(jí)分離中的應(yīng)用收斂壓力的理解、平衡常數(shù)的計(jì)算教學(xué)目的：第47頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天

油氣分離方式：接觸分離、多級(jí)分離、微分分離在油氣分離過(guò)程中分離出的氣體與油始終接觸且系統(tǒng)的組成保持不變的脫氣方式1.接觸分離(閃蒸脫氣)一般保持在油藏溫度條件下一、天然氣從原油中的分離第48頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天特點(diǎn)：一次性連續(xù)降壓，一次性脫氣；體系總組成不變，油氣兩相始終保持接觸結(jié)果：脫出氣量多，油量少，測(cè)出的氣油比(GOR＝Vg／Vo)高，氣體比重大（含C2-C5多）一次脫氣的P-V關(guān)系圖為兩相交的直線段，交點(diǎn)為氣液開始分離的初始點(diǎn)，即體系的泡點(diǎn)壓力(P

泡)體系飽和壓力Pb＝P

泡

(實(shí)驗(yàn)測(cè)體系Pb

的依據(jù))一、天然氣從原油中的分離第49頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天在脫氣過(guò)程中將每一次脫出的氣體排走后，液相再進(jìn)入下一級(jí)進(jìn)行油氣分離的脫氣方式2.多級(jí)脫氣開始?jí)毫镻b，溫度一般是地面分離器的溫度。目的是確定不同分離器條件（P,T）及分離級(jí)數(shù)對(duì)分出油氣量的影響特點(diǎn)：分次降壓，分次脫氣；每次脫氣類似于一次獨(dú)立的閃蒸分離脫氣過(guò)程中體系組成發(fā)生變化結(jié)果：脫出氣量比一次脫氣少，油量比一次脫氣多，測(cè)出的氣油比小，氣體比重小一、天然氣從原油中的分離第50頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、天然氣從原油中的分離第51頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.微分脫氣

分離級(jí)數(shù)無(wú)限多的多級(jí)脫氣壓力低于泡點(diǎn)壓力時(shí)，油藏中的油氣分離過(guò)程接近于微分脫氣特點(diǎn)：氣油分離在瞬間完成，氣油兩相接觸極短系統(tǒng)組成不斷變化一、天然氣從原油中的分離第52頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天地層中：油層中的脫氣介于接觸脫氣和微分分離之間，因?yàn)闅鈴挠椭忻摮龊蟠嬖诹魉俨町愋纬晌⒎址蛛x，而氣體在孔隙中又始終與原油接觸形成接觸脫氣井筒中：當(dāng)井筒中氣相與液相的流速相差不大時(shí)油井中的脫氣過(guò)程與接觸脫氣接近，而當(dāng)氣體在井筒中的氣體超越原油出現(xiàn)“滑脫”現(xiàn)象時(shí)，井筒中的脫氣方式又介于接觸脫氣和微分分離之間C.地面儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中：地面儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的脫氣過(guò)程為較理想的多級(jí)脫氣4.油田開發(fā)過(guò)程中的脫氣過(guò)程一、天然氣從原油中的分離第53頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.天然氣在原油中的溶解度亨利定律：溫度一定，單組分氣體在單位體積液體中的溶解量與壓力成正比Rs——壓力為P時(shí)，單位體積液體中溶解的氣量，標(biāo)m3/m3；

P——