油气烃类相态

关于油气烃类相态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2页,共59页，2024年2月25日，星期天气-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第3页,共59页，2024年2月25日，星期天凝析气的相态变化（PVT筒中）第三章油气藏烃类的相态和汽液平衡第4页,共59页，2024年2月25日，星期天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第三章油气藏烃类的相态和汽液平衡第5页,共59页，2024年2月25日，星期天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第一节油气藏烃类的相态特征第6页,共59页，2024年2月25日，星期天相态到底是什么？油气藏相态到底怎么样变化？油气藏工程中如何应用？本节内容要解决的三个问题第7页,共59页，2024年2月25日，星期天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8页,共59页，2024年2月25日，星期天本节重点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第一节油气藏烃类的相态特征第9页,共59页，2024年2月25日，星期天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油C3、C7、C2010%、20%、70%液气1.基本概念一、相态及其表示法第10页,共59页，2024年2月25日，星期天(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(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油C3、C7、C2010%、20%、70%一、相态及其表示法第11页,共59页，2024年2月25日，星期天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(6)饱和蒸汽压(vaporpressure)蒸汽P液体一、相态及其表示法第12页,共59页，2024年2月25日，星期天泡点(bubblepoint)开始从液相中分离出第一个气泡的气液共存态露点(dewpoint)开始从气相中凝结出第一滴液滴的气液共存态泡点压力(bubblepointpressure)

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一、相态及其表示法第13页,共59页，2024年2月25日，星期天u露点压力(dewpointpressure)

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(criticalpoint)

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(intensiveproperty)与物质的数量无关的性质，如粘度、密度、压缩性等等一、相态及其表示法第14页,共59页，2024年2月25日，星期天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，简称相图立体相图：三维相图平面相图：二维相图三角相图：三元相图2.体系相态的表示方法3.相图类型一、相态及其表示法第15页,共59页，2024年2月25日，星期天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1)立体相图一、相态及其表示法第16页,共59页，2024年2月25日，星期天不同的平面相图用于描述不同的相态参数和相态特征★P-T相图是油气相态研究中最常用的相图P—V关系图2)平面相图P—T关系图一、相态及其表示法第17页,共59页，2024年2月25日，星期天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一、相态及其表示法第18页,共59页，2024年2月25日，星期天等压液化等压汽化露点（dewpoint）：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泡点(bubblepoint)：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1、单组分体系的相态特征二、单、双组分体系的相态特征一个独立组分构成的物系或系统第19页,共59页，2024年2月25日，星期天(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。二、单、双组分体系的相态特征第20页,共59页，2024年2月25日，星期天(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第21页,共59页，2024年2月25日，星期天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

l体系的相分界线

l气液两相共存线二、单、双组分体系的相态特征第22页,共59页，2024年2月25日，星期天动态特征图中任一点代表单组分体系的一个相平衡状态（相态）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第23页,共59页，2024年2月25日，星期天分子越大，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和丙烷几种常见物质的饱和蒸气压线二、单、双组分体系的相态特征第24页,共59页，2024年2月25日，星期天泡点线露点线等液量线气相区液相区两相共存区临界点临界凝析温度点2.双组分体系的相态特征二、单、双组分体系的相态特征第25页,共59页，2024年2月25日，星期天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3)两组分的分配比例

越接近，两相区面

积越大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双组分体系的相态特点1)相图是一开口的环形曲线二、单、双组分体系的相态特征第26页,共59页，2024年2月25日，星期天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双组分体系的相态特点二、单、双组分体系的相态特征第27页,共59页，2024年2月25日，星期天甲烷与其它烷烃混合物的临界点轨迹曲线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双组分体系的相态特点二、单、双组分体系的相态特征第28页,共59页，2024年2月25日，星期天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★第29页,共59页，2024年2月25日，星期天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★第30页,共59页，2024年2月25日，星期天四点地面分离的条件点临界点：C点，泡点线与露点线和等液量线的交点临界凝析压力点：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(1)相图特征三、多组分体系的相态特征★第31页,共59页，2024年2月25日，星期天三线泡点线：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反常区气相区两相区三、多组分体系的相态特征★第32页,共59页，2024年2月25日，星期天等温条件下，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:随压力变化而变化反常凝析现象：(2)相态特征三、多组分体系的相态特征★第33页,共59页，2024年2月25日，星期天反常凝析现象：B→D:反常凝析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F→E→D→B→A:D→B:反常蒸发ABDEF凝析气藏典型相图三、多组分体系的相态特征★第34页,共59页，2024年2月25日，星期天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）注相邻气藏的干气凝析气藏的开发方式：要求保持地层压力开采反常凝析现象：三、多组分体系的相态特征★第35页,共59页，2024年2月25日，星期天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，阴影区的上方确定油气藏的类型，分析油藏状态和经历的开发过程5.相图的应用第一节油气藏烃类的相态特性第36页,共59页，2024年2月25日，星期天不同的油气藏，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反常凝析气相图湿气相图干气相图

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四、典型的油气藏相图特征第37页,共59页，2024年2月25日，星期天(1)低收缩率原油相图85%+15%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1.临界点位于临界凝析压力点的右侧；2.液体的等液量线比较密集地靠近露点线四、典型的油气藏相图特征第38页,共59页，2024年2月25日，星期天(2)高收缩率原油相图特征：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0.8765%＋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；2.液体的等液量线比较稀疏，且靠近泡点线地靠近露点线。四、典型的油气藏相图特征第39页,共59页，2024年2月25日，星期天(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第40页,共59页，2024年2月25日，星期天(4)干气相图定义：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.底下和地面均无液烃析出四、典型的油气藏相图特征第41页,共59页，2024年2月25日，星期天(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第42页,共59页，2024年2月25日，星期天低高相图对比规律：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。湿干四、典型的油气藏相图特征第43页,共59页，2024年2月25日，星期天小结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44页,共59页，2024年2月25日，星期天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第二节油气藏烃类的相态特征第45页,共59页，2024年2月25日，星期天天然气从原油中的分离天然气向原油中的溶解相态方程的建立相态方程的应用本节内容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第46页,共59页，2024年2月25日，星期天第二节油气体系中气体的分离与溶解本节重点：气体的溶解油气分离的过程与分类相态方程的建立、求解和应用平衡常数的获取方法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难点：相态方程在多级分离中的应用收敛压力的理解、平衡常数的计算教学目的：第47页,共59页，2024年2月25日，星期天

油气分离方式：接触分离、多级分离、微分分离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1.接触分离(闪蒸脱气)一般保持在油藏温度条件下一、天然气从原油中的分离第48页,共59页，2024年2月25日，星期天特点：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)体系饱和压力Pb＝P

泡

(实验测体系Pb

的依据)一、天然气从原油中的分离第49页,共59页，2024年2月25日，星期天在脱气过程中将每一次脱出的气体排走后，液相再进入下一级进行油气分离的脱气方式2.多级脱气开始压力为Pb，温度一般是地面分离器的温度。目的是确定不同分离器条件（P,T）及分离级数对分出油气量的影响特点：分次降压，分次脱气；每次脱气类似于一次独立的闪蒸分离脱气过程中体系组成发生变化结果：脱出气量比一次脱气少，油量比一次脱气多，测出的气油比小，气体比重小一、天然气从原油中的分离第50页,共59页，2024年2月25日，星期天一、天然气从原油中的分离第51页,共59页，2024年2月25日，星期天3.微分脱气

分离级数无限多的多级脱气压力低于泡点压力时，油藏中的油气分离过程接近于微分脱气特点：气油分离在瞬间完成，气油两相接触极短系统组成不断变化一、天然气从原油中的分离第52页,共59页，2024年2月25日，星期天地层中：油层中的脱气介于接触脱气和微分分离之间，因为气从油中脱出后存在流速差异形成微分分离，而气体在孔隙中又始终与原油接触形成接触脱气井筒中：当井筒中气相与液相的流速相差不大时油井中的脱气过程与接触脱气接近，而当气体在井筒中的气体超越原油出现“滑脱”现象时，井筒中的脱气方式又介于接触脱气和微分分离之间C.地面储运过程中：地面储运过程中的脱气过程为较理想的多级脱气4.油田开发过程中的脱气过程一、天然气从原油中的分离第53页,共59页，2024年2月25日，星期天1.天然气在原油中的溶解度亨利定律：温度一定，单组分气体在单位体积液体中的溶解量与压力成正比Rs——压力为P时，单位体积液体中溶解的气量，标m3/m3；

P——