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.     

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。     

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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。     

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。     

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针对注气提高原油采收率过程中有可能出现的有机固相沉积问题，文章在提出改进多组分模型的补充假设条件之后，建立了三维四相（油相、气相、水相和有机固相）多组分数学模型；为完成油相、气相和有机固相的相平衡计算，还建立了考虑有机固相沉积、适合于地下油气藏烃类体系的三相相平衡热力学模型；运用计算机求解时，利用有限差分方法，按顺序求解法建立相应的隐式压力、显示组成及饱和度的数值模型；由此开发的数值模拟软件能够更好地进行实际油藏注气提高原油采收率方案设计研究，获得了具有生产实际指导意义的研究成果。     

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。     

蜡沉积凝析气-液-固微观渗流机理研究

根据渗流理论,对凝析气藏衰竭开发过程中反凝析气-液-固的渗流机理进行了实验研究,利用高温高压条件仿真微观可视化模型,模拟了地层凝析气-液-固的流动,直接观测了凝析油的流动特征,研究了凝析油气运移机理和流动方式,阐述了蜡沉积运移规律和凝析油-气-固变化特征和输送规律。研究结果表明,凝析油充填孔隙角隅和孔道,小孔隙充满连续流动,大孔道为溪状流,凝析液为贴壁流和溪流。凝析气-液-固在渗流过程中,蜡沉积吸附在多孔介质表面,并随气相进行悬浮流动和推移流动,同时蜡沉积在凝析液中也随凝析液流动。     

高含蜡凝析气流体的气-固相变特征

国内外近年在深部储集层发现越来越多高压地层流体。深部储集层温度很高，地层流体常出现反凝析现象，更重要的是，深部地层流体因含有大量重质烃类而出现气—固相交。采用固相沉积激光探测系统实测高压凝析气流体的固相沉积动态，结果表明固相开始沉积的压力随温度降低而升高。应用热力学原理对此现象进行了理论分析。图2参15     

固相沉积模型在高凝油藏注水开发中的应用

传统的油-水两相热采模型在进行高凝油注水开发的数值模拟过程中,仅能考虑黏度和相对渗透率曲线随温度变化的影响,而无法表征蜡的固相沉积作用对储层物性的伤害,这种物性变化也是应用不同温度下相对渗透率曲线的前提.为弥补两相热采模型中的这一缺陷,提出了利用固相沉积模型模拟高凝油藏开发,建立了油-水-固三相的热采数值模拟方法,通过与两相热采模型的模拟结果对比,表明蜡沉积对储层渗透率的伤害是高凝油田早期注水开发中最大的影响因素.同时结合热采模型获得了不同注水温度下蜡沉积半径及伤害程度等的定量认识,对更好地研究和预测高凝油田注水开发动态具有重要的指导意义.     

三维四相多组分模型及其数值模拟应用

介绍 了考虑有机固相沉积的三维四相(油相、气相、水相和有机固相)多组分数学模型和三相相平衡热力学模.型。为检验和评估考虑有机固相沉积作用的三维四相(油相、气相、水相和有机固相)多组分模型,在完成油藏流体的高压PVT实验数据相态和沥青沉积实验的三相相平衡拟合计算以后,对一.组长岩心气水交替驱替实验数据进行了数值模拟对比研究工作。研究结果表明,一方面在注气提高原油采收率过程中,有机固相可能在地层中发生沉积,另一方面表明有机固相沉积将会对数值模拟计算结果产生负面影响。改进的多组分数值模拟软件能更好地描述注气过程中油藏流体在孔隙介质中渗流的力学特征和物理化学特征,从而能更准确地认识注气提高原油采收率过程中油藏的开发动态规律。     

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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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。     

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。     

Modelling asphaltene precipitation with solvent injection using cubic-PR solid model

Cubic equation-of-state solid models are commonly-used to predict asphaltene precipitation behavior. Thermodynamic parameters are needed to model this behavior under different pressures and temperatures, and are usually obtained through fitting the model to multi asphaltene onset experiments. This paper introduces an empirical linear relation (tested on six oil samples) relating Asphaltene Onset Pressure (AOP) with injected solvent amount. In addition, waxes and aromatics correlations are utilized to obtain the thermodynamic parameters within the model. The two modifications decrease the number of tuning parameters of the model, as well as reduce the number of lab measurements needed to apply it. The model is tested on two oil samples, with previously published data, to predict AOPs. Using aromatics correlations provided more rational trends for AOP than waxes correlations. Besides, both correlations create a practical domain inside which the laboratory AOP values lie. The new additions enhance the prediction capabilities of the model in the lack of asphaltene experiments.