天然气液化过程中重烃组分脱除工艺设计及应用

天然气液化前需对原料气进行净化处理，脱除其中的CO₂、H₂O、H₂S和重烃(C₅及以上烃类，简写为“C₅₊”)组分等，防止以上组分在液化段冻结形成固体，堵塞管道和设备。以西部某液化天然气(LNG)工厂为例，针对该厂管道原料天然气C₅₊组分变化波动大、含量(物质的量分数，下同)高的情况，在对原料天然气组分检测分析的基础上，对原C₅₊组分脱除工艺进行了改造设计，采用Aspen Hysys软件对设计的C₅₊组分脱除新工艺进行了模拟计算并应用于生产，最后对生产中净化处理后的天然气组分进行了检测分析。结果表明，低温冷凝预分离+高性能活性炭吸附组合的C₅₊组分脱除工艺理论上可行，在保证天然气C₅₊组分满足液化过程要求的情况下，最大限度的保留了C₂～C₄组分不被脱除，提高了LNG的热值。模拟结果中脱除C₅₊组分后的天然...     

天然气液化系统露点的定量分析

在天然气液化系统中，水露点凝结而成的液滴会造成相关设备发生露点腐蚀，而烃露点凝结而成的液滴不会导致设备发生露点腐蚀，反而可以抑制露点腐蚀的发生。为找到天然气水露点和烃露点的临界点，采用Aspen Plus软件建立了天然气露点定量分析模型，对天然气液化系统中的轻组分天然气和含有微量重组分天然气的露点进行了定量分析，同时分析了天然气压力以及天然气中CO₂物质的量分数对露点的影响。结果表明，轻组分天然气的露点类型为水露点，会对天然气液化系统相关设备造成露点腐蚀；天然气中微量的C₆重组分不会对露点温度及露点溶液组成造成影响，而微量的C₇、C₈和C₉重组分则会改变露点温度及露点溶液组成。可通过向天然气中增添微量C₉及C₁₀₊重组分来预防天然气液化系统相关设备发生露点腐蚀。     

凝析油气藏顶空气的轻烃组分特征

将顶空气分析技术的原理和特点应用于地球化学录井的理论基础是顶空气轻烃在组成和含量上的特征也可反映油气藏的性质和特征。根据相关理论及具体实验得出：凝析气（油）的顶空气轻烃组分特征为C₁/nC₄值很小，而W_h值很大［W_h=100×(C₂+C₃+C₄+C₅)/(C₁+C₂+C₃+C₄+C₅)］，B_h值很小［B_h=(C₁+C₂)/(C₃+C₄+C₅) ］，C_h值较大［C_h=(C₄+C₅)/C₃］，其直观特征一般是浓度并非按照C₁～C₇的组分顺序递减，相反，C₁或C₂以后的某些组分的浓度会突然增大。用2口井的实例对上述结论加以了验证。     

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。     

微生物降解天然气模拟试验

为研究天然气被微生物降解后组分及碳同位素组成的变化特征，在好氧条件下，进行了对降解原油及油井附近土壤中细菌的培养和富集，并将其接种到天然气的模拟降解试验中。结果发现：油田微生物能够对天然气烃组分进行降解，降解后iC₄/nC₄、C₀/nC₄、C₂/C₃、C₂/nC₄值升高，反映正丁烷比异丁烷、丙烷和乙烷更易被降解，丙烷比乙烷更易被降解；除CO₂的δ¹³C明显变轻以外，富集¹²C为7.4‰～11.9‰，重烃组分的δ¹³C变化均低于1‰，这可能与降解时间较短有关。组分及碳同位素组成特征均表明，相对于正丁烷而言，丙烷并未显示出优先被降解现象。少数样品接种的菌种中可能含有甲烷氧化菌，降解后甲烷δ¹³C变重，为1.8‰～1.9‰。     

CO2含量对火山岩气藏开发指标的影响

由于CO₂气体与常规天然气性质存在较大差异,使得富含CO₂的气藏与常规气藏相态特征不同,导致CO₂含量影响气藏的开发指标的变化。为此,以校正过相态的计算模型为基础,研究了等温条件下不同CO₂含量天然气相态变化特征、不同温度下含CO₂天然气相态变化特征及相态变化对开发指标的影响。结果认为：无论是气藏渗流还是井筒流动过程中,富含CO₂2的火山岩气藏的相态计算都必须考虑偏差因子、黏度和密度随CO₂2含量的变化;在压力小于30 MPa时,井筒流动要考虑体积系数的变化;气藏的稳产期、稳产期末采出程度和预测期末采出程度随CO₂2含量的增加不断降低。该研究成果对富含CO₂天然气藏的开发具有指导意义。     

四川盆地天然气C4～C7烃类指纹变化特征研究

利用自制的天然气C₃～C₈烃浓缩器，对天然气中微量C₄～C₇单体烃进行了浓缩，以此为样品做了试验分析研究，进而阐述了四川盆地不同成因天然气C₄～C₇烃类指纹的分布特征，并得出以下结论：天然气中C₄～C₇烃类组成、分布特征不仅与生烃母质密切有关，而且受成熟度的控制，还与天然气的运移作用有关；不同母质来源、不同热演化阶段的天然气，C₄～C₇轻烃的组成也明显不同；同时，天然气在运移过程中，由于地层水的溶解作用，轻烃的组成也会受到影响。     

酸性气井关井后重组分沉降对井筒组分变化的影响

目前经典的井筒稳态多相流流动模型没有考虑关井后重组分沉降作用,可能导致井筒压力-温度预测不准。针对酸性气井井筒复杂流动特征,基于热动力学平衡原理和热扩散理论,考虑酸性气井关井后H₂S及CO₂重组分在重力、化学势变化以及热扩散作用下向下沉降,建立了重组分沉降过程中组分梯度方程和扩散模型,模拟计算了井筒压力分布和组分变化。研究表明：关井后井筒中H₂S和CO₂重组分沉降导致流体密度、H₂S、CO₂摩尔浓度从井口到井底逐渐增大,而C₁、C₂组分含量逐渐减少。实例井5 000 m井深井口样和井底样H₂S含量差别近10%,建议酸性气井流样分析宜采用井底样。这也解释了为什么酸性气井井底一般腐蚀更为严重。     

地层条件下天然气扩散过程中地球化学组分变化的模拟实验研究

采用固体样品,实验模拟了地层条件下(8MPa,70℃)气藏天然气在扩散过程中的地球化学变化特征。模拟实验结果研究表明:a)随着天然气扩散作用的进行,气藏气中甲烷的相对百分含量逐渐减少,而乙烷和丙烷的相对含量相应地增大;扩散气与气藏气存在类似的组分变化趋势,但扩散气中甲烷的相对百分含量高于同一时间气藏气中甲烷的相对百分含量,而乙烷及丙烷的相对百分含量低于气藏气中乙烷和丙烷的相应值,这些都是地层色层效应的具体体现;b)同一时间气藏气中正丁烷的相对百分含量高于扩散气中正丁烷的相对百分含量,而异丁烷的相对百分含量低于扩散气中异丁烷的相应值,这也是地层色层效应的结果;c)C₁/(C₂+C₃)和iC₄/nC₄可作为天然气运移的地球化学指标;d)气藏气和扩散气组分百分含量与气体扩散比例之间分别存在对数线性相关关系和二次函数相关关系,这种函数关系可为应用模拟实验结果计算气藏扩散量,评价气藏天然气资源前景,探讨天然气在扩散过程中的组分变化以及预测同源不同层天然气藏资源量提供启示。      

鄂尔多斯中部气田下古生界水溶气成因

鄂尔多斯中部气田下古生界水溶气以高甲烷含量为特征,含有少量重烃和非烃组分,基本显示出高成熟过成熟的干气特征 (C₁/C_1～5>0.95)。该区下古生界水溶气组成存在“东、西差异”(东部区块水溶气的C₂⁺重烃、苯和甲苯含量较高,而西部区块水溶气的C₂⁺ 重烃、苯和甲苯含量低或缺失),揭示了东部、西部区块水溶气的来源是不同的。东部区块水溶气具有上古生界煤成气和下古生界油型气的混合贡献,西部区块水溶气主要来自下古生界的油型气。     

天然气C_3―C_8烃类浓缩分析新方法

目前在天然气研究中,对湿气和凝析油气来说,主要是以其中油的C4―C7烃类指纹和天然气的碳同位素来揭示天然气的成因,但在很多情况下,天然气和油是不同源的,并且在高―过成熟天然气中可用的有效信息量少。针对这一现状,自制了天然气C3―C8烃浓缩器,在现场井口直接采集天然气浓缩样品,并建立了天然气C3―C8烃浓缩实验新方法。该方法能有效地分析出天然气中的C3―C8烃类,为解决天然气组分少而气源对比困难等问题提供了新思路和新方法。     

��������ѹ��������̬ģ���о�

凝析气藏是最复杂、最特殊的一类油藏，生产过程中随着地层压力的下降会引起重烃相间传质、相态变化，使得研究与认识凝析气藏压裂井产能更加复杂化。文章假设储层内烃的流动为等温的达西渗流,且组成油气烃类的各个组分在渗流过程中相间传质及相态变化是在瞬间完成的；应用物质平衡原理和运动方程建立了总烃和第i组分烃的渗流方程，结合相平衡计算理论、初始条件和定压边界条件，提出了预测压裂后凝析气井生产动态的数学模型；分析了凝析气藏可能存在的不同渗流区域与相应的渗流特征，应用隐式压力显式饱和度（IMPES）方法分别进行有限差分数值计算，给出了压裂后凝析气井凝析液、天然气产量动态，不同时刻地层中的凝析液饱和度分布曲线。由于凝析气藏与常规油气藏的性质差异，其生产动态也明显不同，这为准确进行优化压裂设计提供了计算分析方法。     

��׽�������������������ƽ���Ӱ��

凝析油气相平衡过程发生在地层的多孔介质中。多孔介质由于其巨大的比面积而具有较强的吸附能力，流体因而以吸附态和自由态两种状态存在。在常规相平衡分析的基础上，应用气体吸附理论，建立了地层条件下混合气体在储层多孔介质表面吸附时对相平衡影响的数学模型，提出了考虑多孔介质吸附的相平衡计算方法，并通过实例计算分析了多孔介质吸附对相平衡的影响，结论：凝析油气渗流应考虑多孔介质的吸附作用；重烃组分优先吸附，随压力降低解吸的重烃组分比轻烃组分多；吸附量随温度增高而降低；气藏孔隙度愈低，吸附态气体相对愈多。     

鄂尔多斯盆地临兴地区上古生界天然气成因及来源

天然气成因及来源研究对天然气勘探开发具有重要作用,可以为天然气的运移成藏提供理论依据。通过对鄂尔多斯盆地临兴地区上古生界天然气组分、碳同位素、轻烃及烃源岩等特征进行综合分析研究,探讨该区上古生界天然气成因及来源。结果表明:临兴地区上古生界天然气组分含量以甲烷为主,重烃和非烃含量较低,主要属于干气;天然气δ^13C1值、δ^13C2值和δ^13C3值分别介于-45.6‰^-32.9‰、-28.9‰^-22.3‰和-26.2‰^-19.1‰之间,总体表现出正碳序列变化趋势,并且δ^13C1值均小于-30‰,具有典型的有机成因气特征。轻烃组成特征上具有一定的相似性,C7系列表现出甲基环己烷优势;C5-7系列主要表现出异构烷烃优势。该区上古生界天然气主要属于成熟煤成气,含有少量煤成气与油型气的混合气;石盒子组天然气藏主要是由山西组烃源岩生烃增压扩散运移至近源或远源储层内充注成藏;太原组天然气藏主要来自于太原组自身的烃源岩,在源岩内自生自储成藏。     

Ӣ��2����������Ȼ�����Ƶĵػ�ʾ��

针对塔里木盆地东部英南2凝析气藏不同产层中气体组分和甲烷、乙烷碳同位素分析，探讨了天然气运移成藏过程中，由于地色层作用，组分发生的分馏现象，表现在甲烷相对重烃、异构丁烷相对正构丁烷优先运移，逸散出去的轻烃（甲烷）在上覆盖层砂岩致密性发育过程中逐渐被细菌利用，使天然气组分逐渐贫化甲烷；随深度变浅天然气的δ13C₁和δ13C₂值变重，上述地化参数示踪了盖层致密性发育过程中天然气组分的分异现象。     

高温高压含水凝析气相态特征研究

通过独立设计的含水凝析气相态测试方法，研究了含水凝析气相态特征及气态水对凝析气体系相态特征的影响。在高温、高压地层条件下，凝析气中气态水含量随压力的降低急剧增大，当压力降至7.5 MPa时，气中的气态水含量高达539 m³／１０^４ｍ^３。气态水的存在使凝析气体系的露点压力降低了2.5 MPa。随着定容衰竭过程地层压力的降低，地层水以气态形式被蒸发而进入凝析气中的含量不断增加，由于水相的强极性，气态水不但使凝析气中重质烃更多地发生反凝析，也使凝析气中较轻烃类组分发生反凝析。虽然气态水的存在降低了凝析气体系的露点压力，但是一旦突破露点压力，气态水明显地增大了反凝析液量，加重了凝析油的损失。定容衰竭实验结果表明，富含气态水的凝析气样反凝析液量大于无水凝析气样，含气态水的凝析气中凝析液的采出程度低于不含水的情况，并随压力降低，两组样品的反凝析液量和凝析液采出程度的差别越来越大。     

盖层微渗漏散失机理与定量模型

微渗漏是天然气通过盖层散失的重要方式之一。天然气进入盖层孔隙后会在后者表面会发生吸附现象,当该表面的吸附层达到一定厚度时便出现毛细孔凝聚现象,气相变成“似液相”充满于孔隙内,这种似液相物质是以胶束状态存在的。当这种凝聚发生作用时,气体凝聚量会不断增加,气体变成具有与液体相似的性质,分子之间的粘滞力增大,其粘度便接近孔喉中水的粘度。2种不同物质的液体在粘度相似的情况下则会发生互溶现象,轻烃则呈胶束状态的微气泡形式发生准垂直向上的渗漏运移,即微渗漏。通过微渗漏机理的分析,建立了微渗漏散失的定量模型,并通过实际气藏定量估算了地史时期天然气通过盖层的微渗漏散失量。     

N2、CO2和天然气在岩心孔隙内表面的吸附量的测定

利用高精度孔隙度测定仪和气相色谱分析仪,采用恒体积法,测定了室温(283~292K)、低压(0.167~0.3MPa)下N₂、CO₂和天然气在8个不同的岩心孔隙内表面的吸附量,对于天然气,还测定了吸附前后自由气体的摩尔组成,被吸附气体(吸附相)的摩尔组成和天然气各组分的相对吸附量。实验结果表明:用N₂测得的吸附气量在原始气中所占的比例为0.4%~4%不等, CO₂的为1%~5%不等,天然气的为3%~6%不等;吸附前后自由天然气的摩尔组成有显著的差异,表明岩心对天然气有明显的吸附;天然气各组分间存在竞争吸附,重质组分的相对吸附量大于轻质组分。