气液固三相相平衡计算改进方法及应用

油气开采、输运及加工过程中始终存在着气、液、固三相相态转变和三相平衡共存，根据烃类体系组成和相态特点，建立了新的气－液－固三相相平衡计算方法，假设固相为非理想的固体溶液，用正规溶液理论来描述其非理想性，而气相和液相则统一采用状态方程描述其相态特征，实例表明，该方法能用于石油开采，集输和加工中的气、液、固三相相态模拟，也可用于石蜡、沥青沉积研究。     

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。     

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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。     

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.     

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.     

利用相平衡理论预测原油沥青质沉淀率

国内外大量CO2驱矿场实践均发现了沥青质沉淀现象,沥青质沉淀会吸附于孔隙表面、堵塞孔隙喉道,进而导致CO2驱油井产量的下降。为了准确计算CO2驱过程中的沥青质沉淀率,采用状态方程描述气-液相平衡,用正规溶液理论描述固相沥青质的非理想性,建立气-液-固三相相平衡热力学模型,结合物料守恒方程进行油气体系的相平衡计算,进而预测沥青质的沉淀率。运用该模型对某CO2驱原油体系进行了相平衡闪蒸计算,得到沥青质的沉淀率,与实验值相对比平均误差在允许范围之内。     

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。     

上流式反应器气-液-固三相床层气含率模型研究

从热力学基本定律——熵增定律和能量最低定律出发，考虑系统宏观动能、势能及内能的转化，通过对系统各种能量的表达，建立上流式反应器气-液-固三相床层气含率与系统条件(如流体流速、黏度、催化剂物性)的定量关系。在热力学定律基础上，提出相关物理量“变动级数”的概念，结合不同操作条件和不同催化剂装填方案的冷模试验，研究流体及催化剂物性对床层气含率的影响规律。采用所建立的气含率模型拟合各种操作条件及多种催化剂装填方案下的试验数据，拟合平均相对偏差均小于5%,参数合理且能反映气、液、固三相性质对床层气含率的影响规律。建立一个优良的模型来描述上流式反应器气-液-固三相床层气含率，对上流式加氢工艺的研究具有重要指导意义。     

连续计算法优化气—液平衡计算

本文介绍的气－液平衡连续计算法，是通过对描述相态特征的状态方程进行分析研究，并参照热力学的做法，利用高斯积分公式推导，得分适用于气－液平衡计算的方程组。最后，介绍了利用方程组计算的例题。     

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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     

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。     

挥发油油藏在注气过程中的相态变化

根据气液两相相平衡热力学模型研究了某挥发油油藏在注天然气过程中油藏体系相态特征的变化规律。挥发油油藏注天然气 ,对原始油藏体系的相态会产生较大的影响 ,表现在P T相图上 :主要改变泡点线 ,而对露点线影响小 ;使气液两相相边界曲线向上方移动 ,临界点也相应地向左上方偏移 ;使泡点线抬高 ,气液两相相边界曲线变宽 ,气液两相区范围扩大。挥发油油藏注天然气 ,使油藏的饱和压力有较大幅度的提高     

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在油气藏中,油气流体和储层多孔介质是一个相互作用的系统,油气体系相平衡计算应考虑多孔介质中的界面现象的影响。文章从热力学基本理论出发,建立了考虑毛细管压力的相平衡计算模型。为了论证毛细管压力对油气体系相平衡的影响程度,针对我国两个凝析气藏,分别对油气体系的毛细管压力,露点压力,反凝析液量和p-T相图形态进行了相诚模拟计算。并利用热力学亚稳态和新相生成理论中的开尔文（Kelvin)方程对其相态模拟计算结果作出了满意的解释。     

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针对含水天然气输送管道的热力学计算，分析了组分模型与黑油模型以及不同状态方程的使用范围，提出了用于含水天然气输送管道的热力学计算模型和方法，即组分模型和管道内相平衡计算方法。计算结果表明组分模型不仅可以准确地计算含水天然气物性参数，而且能够计算凝析与反凝析以及气液相间的质量传递；明显优于黑油模型；与实际运行管道数据相比误差较小。     

富含凝析水的凝析气井产能分析新方法

常规凝析气井产能分析常沿用单相气井的产能分析进行经验性修正或在此基础上结合常规烃类流体相态研究方法建立的考虑地层油气两相相态变化的产能分析方法，没有考虑地层凝析水对产能的影响。随着天然气勘探开发向地层深部的发展，一些特殊的如异常高温、高压富含气态凝析水的凝析气藏不断涌现，并且所占的比例越来越大，当温度较高时，地层束缚水、边底水和可动间隙水与烃类流体的互溶能力就较强，烃类流体中含水量就会增加，再用常规的烃类流体相态研究方法去指导开发这些特殊的凝析气藏，就致使凝析气藏在开发方式、油气藏工程设计和动态分析方面产生一定的误差。因此，有必要建立考虑多相流体复杂相态变化的凝析气井产能分析新方法，以便得到更为精确的凝析气井生产动态。文中结合气-液-液三相流体相平衡热力学闪蒸计算，建立了考虑近井地带反凝析液饱和度分布以及动态污染影响的凝析气井产能分析新方法。根据文中给出的凝析气井产能预测模型在数值求解的基础上，编制了相应的计算程序，可准确预测不同时期凝析气井的地层流入动态。