油气藏中烃类
石油和天然气
特点:深,高温,高压,混合物,多种状态,生产过程中产生变化
相态及其表示法
1. 体系:看作是由边界面包围起来的空间
2. 相:体系中某一均质的部分称为相
3. 相态:气相,液相,固相
4. 相图:一个组成不变的体系,状态参数压力,温度,比容(P,T,V)之间的关系,F(P,T,V)=0是体系相态的数学描述方法
5. 组分:组成油藏烃类的每一类分子称为组分
6. 组成:各种化学成分或者组分及其所占比列的多少
烃类多组分体系的 P-T 相图
压力 - 温度(P-T)相图是描述烃类相态规律的核心工具。与纯物质不同(纯物质气液两相区对应一条饱和蒸气压曲线,泡点与露点重合),多组分烃类的两相区为一个封闭区域。
相图关键要素
- 泡点线:液相体系降压至开始析出第一批气泡的压力连线,线以上为单相液相区。
- 露点线:气相体系降压至开始凝结出第一滴液滴的压力连线,线以下为单相气相区。
- 气液两相区:泡点线与露点线包围的区域,体系内气液两相稳定共存。
- 临界点(C):泡点线与露点线的交点,此时气液两相密度、黏度等性质完全相同,相界面消失;对应临界温度Tc、临界压力Pc。
- 临界凝析温度(Tcc):相图的最高温度,高于此温度时,无论压力多高,体系始终为单相气相,无法被液化。
- 临界凝析压力(Pcc):相图的最高压力,高于此压力时,无论温度多高,体系始终为单相液相。
特殊现象:反凝析
当地层温度处于临界温度Tc与临界凝析温度Tcc之间时,对单相气相体系降低压力,反而会析出液相(凝析油);继续降压,析出的液相又会重新气化,该现象称为反凝析(逆蒸发),是凝析气藏的核心特征。
油气藏典型烃类相态类型
根据烃类组成与地层温压在相图上的相对位置,油气藏流体可分为 5 类典型相态体系,直接决定开发特征:
| 流体类型 | 地层温度与相图的位置关系 | 核心开发特征 |
|---|---|---|
| 黑油(普通原油) | 远低于临界温度Tc | 地层条件下单相液相,开采降压至泡点后开始脱气;溶解气油比低(一般 < 300 m³/m³) |
| 挥发油 | 接近临界温度Tc(液相侧) | 地层条件下单相液相,泡点压力高;降压后大量脱气,液相体积收缩显著 |
| 凝析气 | 介于Tc与Tcc之间(气相侧) | 地层条件下单相气相,降压发生反凝析析出凝析油;需保持压力开采减少原油滞留损失 |
| 湿气 | 接近Tcc(气相侧) | 地层条件下单相气相,地面常温常压下析出少量凝析油 |
| 干气 | 高于临界凝析温度Tcc | 地层到地面全程单相气相,几乎不析出液态烃,甲烷含量 > 95% |
油气藏开发中的工程意义
- 油气藏类型识别:通过相图判断流体类型,区分油藏、凝析气藏、气藏,指导储量计算与开发方式选择。
- 开发压力保持:油藏需尽量保持压力高于泡点,避免地层脱气降低渗流能力;凝析气藏需保持压力高于露点,减少反凝析导致的原油滞留损失。
- 地面集输设计:通过相平衡计算确定多级分离器的温压参数,最大化原油 / 凝析油收率。
- 注气开发设计:注 CO₂、注烃气混相驱的核心就是通过改变体系组成调整相态特征,实现混相以提高采收率。