气-液-固三相相平衡热力学模型预测石蜡沉积

在油气开采过程中,当体系的温度、压力或组成等热力学条件发生改变时,油气体系内的蜡质、胶质、沥青质等有机固相物质将会从体系中析出而沉积,给油气田生产带来严重的危害.采用状态方程和溶液理论相结合而建立了能模拟石蜡沉积的气-液-固三相相平衡热力学模型.根据正规溶液理论描述固相混合物的非理想性,采用状态方程描述气相和液相的相态.运用该模型对某一含气原油进行了蜡固相沉积模拟计算,计算结果表明,压力对蜡沉积有较大的影响,压力对蜡沉积点温度的影响在低于饱和压力下比高于饱和压力下的影响更为显著.     

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油气开采过程中的蜡质和沥青质等固相沉积问题，是目前国内外研究的热点和难点。在油气生产的各个环节，随着温度、压力和轻质组分逸出等热力学条件的变化所产生的有机固相沉积问题，给油气田生产造成了严重的危害；特别是在注气提高采收率过程中，由于相间传质诱发的石蜡和沥青等固相沉积，将会改变油藏岩石的渗透性和润湿性，从而影响采收率的提高和注气开采效果。本采用状态方程描述气相和液相的相态，根据正规溶液理论校正固相混合物的非理想性；将以状态方程为基础的气—液平衡模型和以溶液理论为基础的液-因平衡模型有机地统一，建立了气下液-固三相相平衡热力学模型。将该气-液-固三相相平衡热力学模型应用于某一油气体系的蜡固相沉积模拟研究，模拟结果表明，在温度、压力改变过程中，出现了气液固三相相态转换；压力对石蜡沉积点温度和石蜡沉积量均有一定程度的影响；压力对蜡沉积点温度的影响在低于饱和压力下更为显。     

有机固相沉积模型研究与应用

根据油气烃类体系的组成特点，提出了气液固三相相平衡热力学模型，对气相和液相采用状态方程描述，使用溶液理论处理固相。该模型可以模拟计算由于压力、温度或组成改变而造成的有机固相沉积起始点和沉积量，计算的固相沉积起始点与实测值接近。为油气开采过程、集输过程、石油化工生产过程以及气驱采油过程，由于温度、压力或组成的改变而造成的石蜡、沥青等有机固相沉积给生产造成的危害，提供了预测方法。     

预测凝析油气体系蜡沉积热力学模型

根据实验研究结果,提出了一个可以预测凝析油气体系蜡沉积的热力学模型。该模型把蜡沉积视为多固相过程,沉积出的蜡由几个固相组成,每个固相都由一个拟组分构成,固相之间彼此互不混合。根据这一认识,提出了气- 液- 多固相物料平衡方程。采用适合凝析油气体系计算溶解热经验方程,结合考虑固相沉积的多相闪蒸数值算法,模型能对析蜡量进行量化模拟计算。模型中气- 液相参数通过状态方程计算获得。通过对凝析油蜡沉积的计算表明,用该模型计算蜡的沉积量和析蜡温度与实验结果非常吻合。     

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根据实验研究结果,提出了一个预测凝析油气体系蜡沉积的热力学模型。该模型把蜡沉积视为多固相过程,沉积出的蜡由几个固相组成,每一个固相都由一个拟组分表示,固相之间彼此互不混合。根据这一认识,文章提出了气液多固相物料平衡方程,用考虑固相沉积的多相闪蒸数值算法,模型能对析蜡量进行量化模拟计算。模型中气液相参数通过状态方程计算获得。通过对凝析油蜡沉积的计算表明,用该模型计算的蜡的沉积量和析蜡温度与实验结果非常吻合。     

预测石蜡沉积的热力学模型

溶解石蜡的原油在稳定状态下为真溶液,当热力学条件改变时,石蜡以结晶方式析出而沉积于孔隙介质表面或管壁,引起严重堵塞,给油田生产造成巨大危害。提出了预测石蜡从原油中沉积的热力学模型,根据正规溶液理论对固体混合物的非理想性进行了校正。该模型采用状态方程统一描述气相和液相,能够体现体系组成、压力、温度以及不同组分间相互作用的影响,使热力学模型能够更真实地反映多相相平衡规律;考虑了液相、固相的热容差对石蜡沉积的影响,能够确定石蜡从原油中开始析出的温度(或压力),以及随着温度的降低(或压力的改变)所沉积出的石蜡数量。用该模型预测的石蜡沉积起始温度与实验数据一致性较好。图2表2参6(邓春萍摘)     

气—液—固三相相平衡计算

用状态方程和溶液理论建立了气—液—固三相相平衡计算方法。气相和液相均采用状态方程描述其非理想性和相态变化特征,用正规溶液理论来描述非理想的固体溶液。这样建立的气—液—固三相相平衡热力学模型具有热力学的连续一致性,并且具有较好的收敛性和稳定性。通过实例计算表明,该方法不仅能够计算出压力或温度改变时发生气液固三相相态变化的起始点和三相相态变化趋势,而且还可以计算出在不同的温度、压力下各组分在各相中的分配关系。该方法可用于石油与天然气化工、油气开采和输运过程的生产设计。     

油气体系气-液-固三相相态模拟

根据油气烃类体系的组成特点和相态特征，提出了气-液-固三相相平衡的计算方法，采用状态方程描述气相和液相的相态变化；而将固相视为非理想的固态溶液，用正规溶液理论来描述其非理想性，实例计算结结表明，该方法适用于石油开采，集输和加工过程中的气，液，固三相相态模拟研究。也可以用于石蜡，沥青等有机固相沉积的研究。     

注气对固溶物沉淀影响的研究与应用

注气采油是提高原油采收率的主要方式之一,在此过程中准确描述含有沥青质等高分子有机固相物质的油气体系相平衡十分必要。为此,将沉淀的沥青质视为固相,假设标准状态下必须有沥青质沉淀,将标准状态压力和温度引入沥青质固相逸度计算,并同时考虑了标准状态压力和温度对沥青质固相逸度的影响,建立了能模拟沥青质沉淀的气、液、固三相相平衡热力学模型。据该模型计算的结果表明:①能通过比较液相沥青质逸度和固相沥青质逸度大小来判断固相沥青质沉淀的出现。②当注入某油的气体为烃类混合气体时,烃类混合气体的添加使得含沥青质原油的组分发生变化;温度相同时,注气浓度越高,沉淀的压力越大;浓度相同时,温度越低,沉淀的压力越大;当沉淀量一定时,随着注气浓度增加,油品的饱和压力随之增大;相同注气浓度下,当压力高于饱和压力时,随着压力增大,沉淀量减少。③在温度不变的情况下,注入某油的气体为CO2时,其沥青质沉淀量是注CO2浓度的函数且随着CO2浓度的增加,固相(沥青质)的沉淀量不断增大。④在注气驱油过程中,气体的注入极易引发含沥青质原油中沥青质等重质有机物的沉积。     

葡北油田石蜡沉积研究

注气提高原油采收率是目前国外的主流技术，近年来在国内也得到重视和应用。注气过程会改变原有体系的组成、温度等热力学条件，而诱发蜡质、沥青质等有机固相沉积问题，给生产带来严重的危害。激光测试方法能够测定高温、高压以及含气原油体系的固相沉积起始点温度、压力或组成，气—液—固三相相平衡热力学模型能够用于油气开采过程，以及注气过程中出现气—液—固三相相态转化时的固相沉积模拟研究，其结果能为最大限度地防止固相沉积对生产造成的危害提供依据和手段。     

石蜡沉积实验与模拟研究

油气开采过程以及石油化工生产过程的蜡质、沥青质等有机固相沉积，验油田生产带来的危害是极为严重的。开展有机固相沉积 实验研究和模拟研究，能够为油气开采、输运和加工设计提供基础参数，以最大限度地减轻它对生产造成的危害。激光法适合于高温、高压以及含气原油体系的固相沉积点的测定。气-液-固三相相平衡热力学模型能够用于油气开采过程，以及注气过程中出现气、液、固三相相态转化时的固相沉积模拟研究。     

多孔介质中凝析油气体系析蜡实验

通过高温高压仿真模型实验,研究了凝析油气体系在多孔介质内的固相析出机理,发现等温降压过程与等压降温过程中固相的析出具有不同特征。根据相平衡理论和界面化学原理,建立了能够模拟多孔介质中气、液、固三相相平衡的热力学模型。依据模型对实际体系进行了计算,计算结果重现了实验中观察到的现象,合理解释了等温降压实验和等压降温实验时固相析出呈不同特征的原因。     

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渍气体系含有一定的石蜡、胶质、沥青质等有机固机物质,当油气体系的热力学条件发生改变时,它们将从气、液中析出而沉积,给油气田生产带来严重的危害。气液固三相平衡理论研究和相态６计算能够确定油气流体发生固体沉积的热力学条件,并确定出不同热力学条件下的固体沉积数量,从而为防止和控制固体沉积提供理论依据和评价技术,以利于指导油气田开发开采工艺设计。文章根据正规溶液理论和状态方程以及 体热力学相平衡原理建立了     

Experimental study and a proposed new approach for thermodynamic modeling of wax precipitation in crude oil using a PC-SAFT model

A powerful method is necessary for thermodynamic modeling of wax phase behavior in crude oils,such as the perturbed-chain statistical associating fluid theory(PC-SAFT).In this work,a new approach based on the wax appearance temperature of crude oil was proposed to estimate PC-SAFT parameters in thermodynamic modeling of wax precipitation from crude oil.The proposed approach was verified using experimental data obtained in this work and also with those reported in the literature.In order to compare the performance of the PC-SAFT model with previous models,the wax precipitation experimental data were correlated using previous models such as the solid solution model and multi-solid phase model.The results showed that the PC-SAFT model can correlate more accurately the wax precipitation experimental data of crude oil than the previous models,with an absolute average deviation less than 0.4 %.Also,a series of dynamic experiments were carried out to determine the rheological behavior of waxy crude oil in the absence and presence of a flow improver such as ethylene–vinyl acetate copolymer.It was found that the apparent viscosity of waxy crude oil decreased with increasing shear rate.Also,the results showed that the performance of flow improver was dependent on its molecular weight.