一种关联元素硫在酸性气体中的溶解度新模型

针对酸性气体中元素硫的溶解度实验测定既困难又危险的问题,运用化工热力学和超临界流体相平衡原理,建立了元素硫在超临界酸性气体中的溶解度半理论、半经验缔合模型。结果表明,该模型能很好地关联实验数据,绝对平均偏差(AAD%)的最大值为5.12%、平均值为3.12%;在等温条件下,AAD%的最大值为5.43%、平均值为3.01%,明显提高了元素硫的溶解度关联精度,可满足工程需求。     

磷酸三丁酯在超临界二氧化碳中的溶解度

采用超临界萃取装置测定了热力学温度为303.15,313.15,323.15 K,压力为8.5～25.0 MPa条件下磷酸三丁酯(TBP)在超临界二氧化碳中的溶解度,并根据溶剂化缔合理论、相平衡规则及高压对溶剂化平衡的影响建立了溶解度的数学模型。结果表明,所建立模型的TBP溶解度预测值与实验值吻合良好。用Chrastil模型关联实验值发现,用模型计算的精度远高于Chrastil模型关联的结果。     

改进密度模型计算溶质在超临界CO_2中的溶解度

基于平衡常数k和超临界CO2密度ρ1的曲线关系,提出了一个改进的溶解度模型用于计算溶质在超临界CO2中的溶解度,该模型强化了温度对k的影响。改进的溶解度模型计算了18种溶质在超临界CO2中的溶解度,并与常用的Chrastil,Adachi-Lu,del Valle-Aguilera,Sparks模型进行了对比。计算结果表明,改进模型精度最高,其绝对平均偏差(AAD)的平均值为5.81%,而Chrastil,Adachi-Lu,del Valle-Aguilera,Sparks模型的AAD平均值分别为10.66%,7.38%,9.91%,7.00%。该模型为溶质在超临界CO2中的溶解度计算提供了一种新的方法。     

基于G~E混合规则的统计缔合流体方程预测CO_2在水中的溶解度

基于改进的SRK-CPA缔合流体方程和Huron-Vidal混合规则,建立了预测CO_2在纯水中的溶解度的热力学模型(iCPA-HV),并与SRK-HV和PRSV-WS模型进行了对比。实验结果表明,i CPA-HV模型考虑了水的自缔合和CO_2-H_2O的交叉缔合,且模型中的拟合参数可关联成温度的函数;在278~573 K、0.1~140 MPa范围内,采用iCPA-HV模型预测CO_2在水中的溶解度精度最高,平均绝对相对误差(AARD)为4.15%;PRSV-WS模型次之,AARD为6.01%;SRK-HV模型最差,AARD为25.41%。     

基于GA-SVR模型预测多环芳香烃在超临界CO_2中的溶解度

针对有机固体溶质在超临界CO_2(SCCO_2)中的溶解度实验耗时费力问题,采用基于支持向量机和遗传算法建立了多环芳香烃(PAH)在SCCO_2中的溶解度模型(GA-SVR),利用PAH在SCCO_2中的467个实验溶解度数据对GA-SVR模型进行了训练和预测,并基于帽子矩阵和William plot理论,建立了一种检测GA-SVR模型异常点的方法。实验结果表明,新模型预测PAH在SCCO_2中的溶解度精度较高,绝对相对偏差最小为5.42%,最大7.77%,平均为5.94%,对所有数据点进行了异常点检测,发现新建模型没有出现异常数值。该研究成果为溶质在超临界流体中的溶解度计算提供了一种新方法。     

基于BP神经网络预测硫在高含硫气体中溶解度

元素硫在高含硫气体中溶解度的研究是硫沉积机理研究、硫沉积预测和处理技术研究的前提和基础,也是元素硫沉积室内研究工作的核心课题。为了关联和预测硫在高含硫气体中的溶解度,提出误差逆向传播人工神经网络(BP ANN)模型,并设计了该模型的计算过程,讨论了该模型的参数设置。计算结果表明,该模型可作为模拟和内推硫在高含硫气体中溶解度的一种较好手段,但外推效果较差。与现有其他硫溶解度计算模型相比,该模型计算结果优于Chrastil缔合模型和经验公式,与状态方程法和六参数缔合模型的计算结果相当。     

苯酚在超临界二氧化碳中溶解度的测定与关联

 测定了苯酚在压力8.5~16.0MPa、温度373.15~398.15K范围内超临界CO2中的溶解度。结果表明,苯酚溶解度随压力的增加而增大;温度对溶解度的影响要相对复杂,当压力低于转变压力11.0MPa时,溶解度随温度的增加而减小,当压力高于11.0MPa时,溶解度随温度的增加而增加。分别用Peng-Robinson状态方程和Chrastil密度型模型关联了溶解度数据,平均绝对偏差分别为9.25%和6.33%,两者吻合良好。     

含夹带剂的超临界流体中固体溶解度的研究

将超临界流体视为膨胀液体,根据溶液理论,建立了计算溶质在超临界流体中溶解度的膨胀液体模型。该模型迭代速度快,需要的物性参数少。用流动法测定了2-羟基苯甲酸在温度308.15,328.15 K、压力10.0,13.0,16.0,20.0,24.0 MPa条件下,在超临界CO2中及有夹带剂环己烷、乙醇存在时的溶解度数据。用实验数据和文献数据对膨胀液体模型的适用性进行了验算,实验数据及文献数据的平均相对偏差分别为3.55％,3.78％,而Chrastil模型和Wilson方程的计算偏差分别为10.86％(模拟实验数据)和5.59％(模拟文献数据)。     

含硫气体元素硫溶解度预测模型研究

元素硫溶解度的准确预测是含硫气藏开发过程中必须首先解决的问题之一。针对当前广泛用于元素硫溶解度预测的Chrastll模型在拟合实验数据存在较大偏差的问题,利用国内外大量实验数据对该模型系数进行了拟合、修正和重新评价。结果发现,基于一套系数的Chrastll模型在拟合高压下元素硫溶解度的实验测试数据时具有较大偏差;对于单组分和多组分实验数据,均可以找到一个密度拐点值,以此值为界可以把实验数据分为高压区和低压区;基于高压区和低压区的实验数据分别拟合得到的两套Chrastll模型系数则能较大地提高该模型对实验数据的拟合精度。
     

高含硫气体中元素硫溶解度实验测定及计算方法研究

元素硫沉积是高含硫气藏开发中最重要的研究内容之一.为了准确获得高合硫气藏中饱和元素硫含量,通过自主设计实验方法和实验流程,购置相应实验配件,以真实气体为实验对象,测定了B24井和TD5-1井井口气样在一定温度和不同压力下元素硫溶解度.该实验方法的建立,为准确测定不同高含硫气体中元素硫溶解度提供了参考和依据.在实验研究成果基础上,对目前广泛使用的Chrastil模型和Roberts常系数模型的正确性进行了关联性研究,结果表明利用Chrastil模型计算高含硫气体中元素硫溶解度误差较小,准确性较高,而Roberts提出的常系数模型由于只是以特定的流体组分和实验条件为基础回归得到,其对不同组分和压力温度条件下元素硫溶解度的计算误差较大.     

高含硫气藏单质硫溶解度测试方法及预测模型

针对高含硫气藏单质硫溶解度测量准确度低的问题,基于溶剂溶解原理,建立高含硫气藏单质硫溶解度测试实验装置及实验方法,实现了某气藏含硫气样中的单质硫溶解度的测定.研究结果表明:高含硫气藏地层温度为40.0～98.9℃,地层压力为15.0～49.8 MPa,其单质硫标准状况下的溶解度为0.001～0.968 g/m3;单质硫...     

高含硫气井井筒硫沉积预测

随着高含硫气藏的开发,析出的硫会对储层造成伤害,影响气井的正常生产,因此,准确预测硫的沉积对酸性气田的合理高效开发具有十分重要的意义。文中根据气、液、固三相流动规律,建立了高温高压高含硫气井井筒硫沉积预测模型,利用缔合模型的基本原理,建立包含温度、压力和流态3个变量的硫溶解度函数模型,用来预测硫在井筒中的析出位置;再利用缔合模型的相关理论解释硫元素在井筒中的溶解机理,以温度、压力和硫溶解度为变量,判断单质硫是否沉积、沉积位置,并对沉积量进行动态计算。以普光气田×井为例,计算得出硫溶解度和析出量随井筒的变化规律,其结果与实际情况吻合较好。     

普光气田高含硫气井溢流压井期间井筒超临界相态特征

针对超临界流体状态下烃类、硫化氢 、二氧化碳的特性,结合ｐ-Ｔ-ρ图版和实际气体状态方程,以及普光气田高含硫化氢、二氧化碳气井的实际情况,计算得出普光气田烃类与硫化氢、二氧化碳构成的混合物的相态图;建立了相应的数学模型,模拟了高酸性高压气井环空温度、偏差因子、压力和体积膨胀情况。从模拟计算结果可以看出： 高含硫气体在溢流压井期间,在井筒较长井段处于超临界状态,远离临界点附近区域,从超临界状态转向低压气态时体积较明显的膨胀但不剧烈,不会出现在超临界点附近处特有的瞬时体积急剧膨胀现象;普光气田气井的酸性气体运移至距地面12%左右（即1 120 m）井深时,有体积膨胀趋势,运移至距地面10%左右（即560 m）井深时有较明显的膨胀特征。     

酸性气体侵入井筒瞬态流动规律研究

酸性气藏一般位于海相沉积,钻井液安全密度窗口极窄,钻井过程中酸性气体易侵入井筒,发生气侵后井筒流动变得十分复杂,易造成井涌、井喷等井下故障。为实现气侵时井筒流动的准确预测与控制,将井筒流动与地层非达西渗流耦合,井筒流动、传热和流体物性耦合,建立了酸性气体侵入井筒瞬态多相流动模型,并引入酸性气体溶解度公式,给出了模型的求解方法。利用某井的基本数据,模拟了酸性气体气侵时的环空气液两相瞬态流动参数的变化特征,并对酸性气体气侵时的瞬态流动影响因素进行了敏感性分析。结果表明:酸性气体溶解度大,侵入后更加隐蔽,不易被检测到,但靠近井口处酸性气体溶解度降低,酸性气体大量析出,体积迅速膨胀,井筒压力降低迅速,井控更加危险。研究结果可为酸性气藏钻井井控参数设计提供指导。      

考虑非达西作用的高含硫气井近井地带硫饱和度预测模型

目前在计算近井地带硫沉积时普遍采用R0berts模型.由于忽略非达西作用以及压力引起参数变化的影响.导致近井地带硫饱和度预测不准确。为此,在分析非达西作用以及气体参数变化对硫饱和度影响的基础上,考虑气体参数及单位压降下硫溶解度的变化值(dc/dp)随压力的变化情况,提出了一个改进的考虑非达西作用的近井地带硫饱和度预测模型。研究结果认为:①气体参数变化对硫饱和度预测有着重要的影响,Roberts模型过低估计了硫沉积的速度.新提出的模型能够较为准确预测含硫饱和度;②新提出的模拟计算结果表明,高速非达西流产生的较大压降会加速硫析出。因此.采用气藏工程方法预测近井地带硫饱和度时,非达西作用以及压力}I起参数变化等因素不容忽视。该研究成果对酸性气藏的硫沉积评价具有一定的指导意义。     

A New Approach for Accurate Prediction of the Phase Behavior of the Complex Mixtures of Acid Gases,Hydrocarbons, Water,and Methanol in the Petroleum Industry

In this work a new approach for accurate prediction of the vapor-liquid equilibrium of the complex mixtures of water, methanol, acid gases (H₂S, CO₂), and hydrocarbons considering the hydrogen bonding association, hydrolytic dissociation, and acid gas solvation effects is presented. The overall average absolute deviation between the predicted and measured compositions regarding 330 sour gas mixtures is about 3.22%. The proposed CPA/electrolyte model is quite reliable over wide ranges of temperatures and sour gas concentrations and can be employed for accurate design of sour natural treatment and flow assurance systems in oil and gas industries.     

高酸性气井钻井过程中的井控机理

川东北高含硫气田的CO₂、H₂S含量较高，部分气井中的CO₂、H₂S已处于超临界状态。CO₂、H₂S在环空流动过程中离井口很近的距离才发生体积突变，极易诱发井喷。为此，从分析超临界状态CO₂、H₂S的特殊相态特征入手，建立了相应的数学模型，编写了计算机程序，模拟了高酸性高压气井环空温度场、压力场、压缩因子和体积膨胀情况。从模拟计算结果可以看出，在深井中，常规天然气的溢流通常有足够的预警时间，而高酸性气体则在井筒的上部位置发生突然膨胀，引起的天然气溢流几乎没有预警时间。在高酸性气井钻井过程中，需要加强对环空钻井液瞬时流量的监测，尽早发现溢流，确保安全钻井。     

高含硫气藏硫溶解度的关联和预测研究

硫沉积是高含硫气藏有别于普通气藏的重要特征.硫沉积不仅影响气井产能,而且会对整个气藏的开发带来很多危害,因此,正确计算和预测不同条件下硫的溶解度具有十分重要的意义.鉴于高含硫气藏中硫沉积实验研究的难度,针对硫的溶解与析出类似于超临界流体中溶质的溶解与萃取过程,利用超临界流体相平衡模型中的压缩气体模型,建立了关联和预测硫溶解度的热力学理论模型.在该模型中,通过拟合回归硫在纯二氧化碳、甲烷和硫化氢气体中溶解度的实验结果,得到了硫与这些气体组分的二元交互作用系数,最后通过实例计算,验证了模型的正确性和可靠性.