天然气在地层水中的溶解度变化特征及地质意义

根据不同成因类型天然气在矿化度不同、水型不同的地层水中的溶解度测定数据回归了有关方程式;讨论了天然气在地层水中的溶解度与地层水矿化度、水型、温度和压力的关系;研究了天然气及其各组分在不同温度和压力条件下地层水中的溶解度变化特征及其地质意义;预测了天然气富集带.结合冀中地区廊固和坝县凹陷的地质情况研究了天然气的运移相态,同时对坝县凹陷的水溶气资源进行了预测和评价.     

SiO2晶态物性对高温水泥石力学性能的影响

油井水泥石高温力学性能衰退会对深层油气井安全性及服役寿命造成很大影响。研究水泥石高温强度衰退规律将有助于改善水泥石的长期高温力学性能。硅溶出是造成水泥石高温力学性能衰退的主要原因之一,但未引起重视。重点研究了温度对不同晶态硅溶解度的影响,并结合高温加砂水泥石抗压强度进行分析。结果表明,硅溶解度随温度上升而增加,相同温度下非晶硅的溶解度远大于晶体硅;随硅溶解度的增大,水化前期的硅溶解促进水泥石早期高温抗压强度发展,高温反应后期水化产物会发生硅溶出,造成水泥石高温强度衰退;静态水中水泥石高温抗压强度比动态水中更高且更加稳定;养护环境中硅饱和程度高,水泥石的高温力学性能更稳定。从高温硅溶出角度分析,以晶体硅为主,少量非晶硅为辅的不同晶态硅将有助于保持水泥石高温力学性能稳定。      

������Ȼ���е��ܽ����ʵ���о�

通过对天然气中硫溶解度的室内实验模拟，发现温度、压力和气体组成是影响硫在天然气中溶解度的主要因素。随着温度和压力的升高，硫的溶解度增大；同时气体中硫化氢以及重质组分的含量也是也影响其溶解度大小的组分因素中最重要的两个因素，前者的作用说明了硫在天然气中的化学溶解的存在，而后者则说明 天然气中的重质组分是硫的天然物理溶剂，重质组分含量越高硫的溶解度越大，且随着组分中碳原子数的增加而增大。因此，硫在天然气中的溶解机理既包括化学溶解也包括物理溶解，是二者的有机结合。这对认识和防止高含硫气藏开发过程中在地层发生元素硫沉积，合理高效地开发含硫气藏提供了理论基础。     

氢气在馏分油中溶解度的模拟研究

采用Aspen Plus软件建立了氢气在馏分油中溶解度的计算模型，对比分析了直馏汽油、柴油、蜡油、渣油4种馏分油中氢气溶解度随温度和压力的变化规律，进一步研究了馏分油中烃类组分的碳链长度、饱和度、结构对氢气溶解度的影响。实验结果表明，在馏分油中氢气的溶解度随压力的增加而增大；在一定温度范围内，馏分越重，氢气的溶解度越大；高温条件下氢气的溶解度受馏分油中环烷烃、芳烃等组分的影响；馏分油中烃类组分碳链越长、饱和度越高、支链越多，氢气的溶解度越大。     

气藏中CO2封存过程气水互溶特性实验研究

利用PVT装置开展了不同CO₂ 含量下CO₂ —烃—水体系在不同条件下气水互溶特性实验,研究气藏注CO₂ 封存过程中CO₂ —烃—水体系互溶规律。结果表明,相同温度压力下,随CO₂ 的不断注入,气相中CO₂ 含量和水蒸汽含量不断增加,液相中CO₂  在水中的溶解度越大,CH₄ 溶解度越小,地层条件下CO 含量为68％物质的量的气样比CO₂ 含量为23％物质的量的气样的CO₂ 溶解度增加1.116％物质的量,而CH₄ 的溶解度减小0.13％ 物质的量。CO₂ 和CH₄ 在水中的溶解度均随压力升高而增大,随温度升高而减小;在CO₂  临界点附近,CO₂ 在水中的溶解度变化显著,40℃下CO₂ 含量为23％物质的量的气样的CO₂ 溶解度6～9MPa增加了0．138％ 物质的量,而9—12 MPa仅增加0.092％ 物质的量,且压力越大增加量越小。高温低压时受水蒸发作用影响,气相中CO₂  及CH₄ 含量随温度升高急剧降低,随压力升高缓慢上升,当压力高18MPa后,气相中CO₂及CH₄ 含量基本保持不变。     

由构造抬升引起的水溶气脱溶成藏问题

阐述了控制天然气在地层水中溶解度的地质因素 ,介绍了水溶气脱溶量的计算方法和天然气在地层水中溶解度的计算公式。通过对存在构造拍升造成水溶气脱溶转化成游离气现象的3个典型气藏实例(西西伯利亚盆地乌连戈伊气田、四川盆地威远气田和塔里木盆地克拉2气田)分析,讨论了游离气气藏中甲烷含量高的组分特征及其主要原因,总结了此类气藏成藏模式,提出了构造抬升造成水溶气脱溶成藏的4个主要控制因素。     

深水油基钻井液中抑制水合物形成的实验研究

在温度为4℃、压力为20MPa条件下,利用水合物综合模拟实验系统,对用于南海深水钻井的油基钻井液体系进行了抑制水合物生成的评价实验。结果表明,由于天然气在油相中的溶解度远高于在水中的溶解度,油基钻井液又是分散的乳化液,使得油基钻井液中水合物形成的诱导时间比水基钻井液中少。因此含水的油基钻井液体系在深水环境下(高压和低温)很容易生成天然气水合物,含水量越高,生成的量越大。所以在钻井作业过程中,要适当降低泥浆中水的含量,增加泥浆密度,防止地层水和气大量进入井内随油基钻井液一起循环。高浓度乙二醇能较好地抑制油基钻井液中水合物的形成。为了达到最佳抑制效果,可在钻井液中配合加入适量聚合醇与无机盐。     

天然气组分的水合常数、水合热及理论溶解度

天然气在水中的溶解度是天然气地球化学定量研究中的基础参数。欲应用理论公式计算天然气组分在水中的溶解度,关键在于建立天然气组分的水合平衡常数与温度的关系。本文利用天然气组分的溶解度数据,标定了甲烷、乙烷、丙烷、N₂、CO₂和H₂S的水合常数与温度的关系,从而建立了上述组分的理论溶解度公式。经验证,至少在下述分压范围内,上述气体的溶解度计算值与实测值基本吻合:甲烷≤60MPa;乙烷≤5MPa;丙烷≤3MPa;N₂≤50MPa;CO₂≤5MPa;H₂S≤5MPa.天然气的水合热是研究气水合物形成的重要参数。研究表明,天然气组分的水合反应符合一般的化学反应规律。根据计算,上述气体的水合热分别为:甲烷,-17.741;乙烷,-10.471;丙烷,-9.441;CO₂,-17.520;N₂,-15.418;H₂S,-11.845(负号表示水合反应为放热反应,水合热的单位:kJ/mol).从理论上证明了当压力趋向无穷大时,气体的溶解度趋向一极限值。     

海洋深水钻井油基钻井液气体溶解度计算

在深水钻井过程中,泥线上、下井筒温度差异较大,受温度、压力的影响,气体会溶解于钻井液中,也会从钻井液中逸出,气体在环空中存在的状态对环空压力的影响较大。为此,以天然气在水和油中的溶解度计算模型为基础,建立了气体在水基钻井液和油基钻井液中的溶解度计算理论模型,分析了深水环境下气体在水基钻井液和油基钻井液中的溶解度随温度、压力的变化。计算结果表明,随着压力的增加,气体在水基和油基钻井液中的溶解度随之增加; 随着温度的增加,气体在水基和油基钻井液中的溶解度减小。在相同条件下,油基钻井液气体溶解度远大于水基钻井液气体溶解度。     

油藏中石油热解成气过程中体积及压力的变化

随着油藏埋深加大，温度升高，其中的石油转变成热解天然气。在热解过程中对氢的平衡研究表明，一桶石油可产生约85m^3天然气（标准温压条件下）。此外，还有石墨残余物沉积。如果石油、热解天然气及石墨残余物三者之间的体积关系和天然气在孔隙水中的溶解度数据及气体的非理想性以数Z结合起来，那么任何程度的热解压力都可以计算出来。计算表明，在孤立性好的体系中，压力可以变得很大，能相当大的超过岩石的负载，导致岩石产生裂隙，压力上，天然气漏失。大约仅1．0％的石油裂解之后，压力就可达到岩石静压力梯度（22．6千帕／米）。如果油藏气体系保持开放（也就是在水静压力下），且起始时充满石油，后来裂解成天然气，那么大约75％的天然气将漏失掉，或油藏的容积必须有效地增大。例如，以向下移动气－水界面的方式增大容积。     

乙醇酸在水中溶解度的测定与关联

采用结晶法分离提纯乙醇酸时,乙醇酸在水中的溶解度数据至关重要,特别是在低温下和高浓度时乙醇酸的溶解度数据目前尚未有系统的研究报道。采用平衡法测定了257.6～313.51 K乙醇酸在水中的溶解度,并用Van’t Hoff方程、Apelblat方程、λh方程、Wilson方程和NRTL方程对实验数据进行关联。结果表明:乙醇酸在水中的溶解度随着温度的升高而增加,上述5种模型对乙醇酸在水中溶解度的关联效果均较好,相关系数(R²)均在0.99以上,平均相对误差(ARD)均小于2.64%,其中,λh方程的关联效果最好,平均相对误差(ARD)约1.06%。实验得到的溶解度数据和关联结果对乙醇酸结晶分离技术的开发具有非常重要的意义。     

硫在高含H_2S天然气中溶解度的实验测定

硫的溶解度测定是高含H2S气田开采过程中首先要解决的基础问题之一。为此,利用静态法测定了元素硫在普光气田X井高含H2S天然气中的溶解度。实验结果表明:在温度336.2～396.6 K、压力10.0～55.2 MPa下,元素硫的溶解度介于0.008 3～2.067 2 g/cm3;随温度和压力的增加,硫的溶解度增大,而高压(大于30 MPa)下增加的幅度较之低压下更加明显。该研究结果为普光气田的开发提供了重要的基础数据和技术支持。     

深层高温裂缝性致密砂岩气藏流体敏感性实验研究

随着常规天然气资源的减少,深层致密砂岩气藏将成为天然气勘探开发的热点。然而致密砂岩气藏具有低孔低渗、黏土矿物丰富多样、裂缝发育等工程地质特征,在作业过程中储层易受损害,气井的产能远远低于预期值。为此,选取川西大邑构造T3x3致密砂岩岩样,采用逐渐增大压力梯度的速敏实验新方法,开展了室温20℃与高温120℃条件下裂缝岩样的速敏与碱敏实验。实验结果表明,室温储层速敏程度为中偏弱～中偏强,高温为强;室温储层碱敏程度为无～弱,高温为中偏弱～强,储层高温流体敏感性明显地强于室温流体敏感性。分析指出,矿物热膨胀、岩石表面性质改变、矿物溶解度及溶解速率增大、外来流体与储层矿物的反应速率增加导致微粒分散运移加剧等是高温流体敏感性增强的主要原因。     

橡胶粉的溶解度对改性沥青高温性质和储藏稳定性的影响

通过不同条件下橡胶粉的溶解度对改性沥青软化点、60℃粘度以及在储藏后离析容器上部与底部的软化点差和粘度差影响,研究了橡胶粉的溶解度对改性沥青高温性质以及储藏稳定性的影响,研究发现随着溶解度的增加,改性沥青的软化点降低,60℃旋转粘度降低、改性沥青的离析软化点差先增加后降低,60℃粘度比先增加后降低。     

高含硫气田开发过程中H2S含量变化规律

对流体相平衡及高温高压下H₂S气体在水中溶解度的实验研究表明,在高含硫气田开发过程中,H₂S含量增加缘于原始地层水中所溶解的H₂S气体在地层压力降低后部分脱附而进入地层气相中。基于H₂S气体在水中溶解度实验数据和物质平衡方法,建立了高含硫气田H₂S气体含量长期变化规律模型。对H₂S含量变化规律进行的敏感性分析结果表明:在高含硫气田开发早期,产出气体中H₂S含量增加较为缓慢,在气田进入开发的中后期时,H₂S含量增加速度不断加大。同时,地层原始含水饱和度对H₂S含量增加的影响较大。在同样条件下,原始含水饱和度高的气藏其H₂S含量增加速度更快。     

塔里木盆地和田河气田天然气裂解类型

和田河气田天然气来自寒武系高-过成熟烃源岩,气田大体上呈长条状东西向展布。和田河气田天然气组分具有随C₁/C₂增加C₂/C₃变小、碳同位素δ¹³C₂-δ¹³C₃值变化较大、ln(C₂/C₃)值变化较小的特点。根据目前惯用的干酪根裂解气和原油二次裂解气判识标准,和田河气田的天然气应属于干酪根裂解气。和田河气田东、西部井区天然气干燥系数、甲烷碳同位素值及二氧化碳含量存在明显的差异。伴随晚喜山期和田河圈闭的形成,干酪根裂解生成的天然气以水溶方式自东部高压区向西部低压区运移,由于甲烷在水中的溶解度大于重烃、δ¹³CH₄溶解度大于δ¹²CH₄、CO₂在天然气组分中溶解度最大,造成天然气组分和甲烷碳同位素的分馏,使西部井区天然气具有干燥系数偏高、甲烷碳同位素值偏重、二氧化碳含量明显偏高等特点。     

N2在原油和地层水中的溶解机理研究

为了判断N2驱气窜特征,开展了N2在油、水相中溶解度和模型研究。考虑高温高矿化度,高钙镁离子的油藏情况,拓展了N2在地层水中溶解度计算模型的应用范围;首次提出了惰性气体在原油中具有间隙溶解和气烃加合溶解2种溶解机理,推导出了惰性气体在原油中的溶解度理论方程。以N2在原油中的溶解实验数据为基础,拟合了模型参数。计算结果表明,模型计算值与实验值具有较好的一致性。     

水中溶解烃的分析方法

烷烃是石油和天然气中的最基本成分,微溶于水。因此,根据溶解在水中的烃类成分和含量,可以寻找油、气层。由于气体在水中的溶解度很小,一般才百分之几,特别是其中所含烃类更微,所以,首先必须采取特殊的方法将溶解于水的气体不失真地脱出,然后用对烃类灵敏度很高的氢火焰离子化鉴定器在特定的条件下进行色谱检测;最后用外标归一化法定量计算。该法结果准确、重复性好、设备简单,是水中溶解烃的一种简便、快速分析方法。     

利用间隙填充溶气浓度研究天然气扩散

在深入分析天然气发生分子扩散机理的基础上，指出天然气在地层孔隙中的扩散主要是填充在水分子间隙中那部分天然气分子的扩散，决定天然气发生扩散作用的是地层孔隙水中的间隙填充溶气浓度，而不是地层孔隙水中的总溶气浓度。     

石油酸钠的水溶性规律探讨

探讨了不同馏分石油酸钠的水溶性规律，结果表明，石油酸钠的数均相对分子质量及水相中电解质的浓度是影响其水溶必的主要因素。升高温度有利于石油酸钠在水中的溶解；但在一定的条件下，石油酸钠加入量少，反而要求较高的溶解温度；Ｍｒ＾－小的石油酸钠对Ｍｒ＾－较大的石油酸钠具有的增溶作用；一定量的中性油也会增加石油酸钠在水中的溶解度。