第五章 相态 蔡讲解.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第二篇 储油（气）层中流体物理的性质 储油（气）层是指储油（气）岩石和其中的流体二者而言。而储油（气）岩中的流体则是指储油（气）岩孔隙中的石油、天然气和地层水。由于地下压力和温度各油（气）层十分不同，因此在储油（气）层中的流体处于不同的相态，可能为单一的液相（石油），如油藏；可能为单一的气相（天然气），如气藏；也可能处于两相（石油和天然气），如带气顶的油藏；当然也可能在地下为单一的气相（天然气），而采到地表后又出现两相（石油和天然气），而且液态的石油含量相当多，这就是一种特殊类型的气藏叫凝析气藏。 研究储油（气）层中流体相态、流体物理性质和物理化学性质，对阐明油气运移、聚集和分布规律、对油气田的勘探评价和储量计算以及对油气田的合理开发和提高石油采收率都有着极其重要的意义。 油（气）层中流体在什么压力、温度条件下出现什么相态，各相态的物理性质和物理化学性质如何？这就是本篇所要研究的问题。 石油和天然气的化学组成主要是一些复杂的碳氢化合物的混合物，即烃类的合物，这些混合物在常温常压下: 1-4个碳原子的烃类为气体，即天然气； 5-16个碳原子的烃类为液体，即各种馏分的石油； 16个以上碳原子的烃类为固体，即固态的石蜡。 此外还有一些含氮、氧、硫的烃类化合物，为液态或固态的沥青——胶质物质。 相的概念 油层内烃类体系的物理性质、化学性质和化学组成可以是均匀的，也可以是不均匀的。 一个体系中，物理性质、化学性质和化学组成完全均匀部分我们叫做“相”。 相与相之间具有分界面，通过这个界面，宏观的物理相化学性质发生突变。 不同的相其物理性质不同，有些化学性质和组成也不一样。同一相的物理、化学性质和组成都是均匀的，但组成有时相同，有时则连续可变。 一个相中可以含多种物质，如气体混合物为一相，溶液为一相。 一种物质可以有多个相，如乙烷可以为气相，也可以为液相。又如更高的烷烃（十六烷以上）除以液相出现外，还可以固相出现。 同一相的物质可以成片出现，也可以成孤立的分隔状态出现，如体系中气泡、液滴。 相态研究中不考虑体系的绝对数量，如体系中出现一吨液态物质可以定义出现液相，若仅出现一克液相物质，同样也可以定义出现液相。 相的特征 相的表示方法 一个体系中的相不仅与物质组成有关，而且还决定于压力和温度。当一个体系的物质组成固定时，则压力（p）、温度（T）和体积（V）都是特定体系组成中相的状态函数，因此在特定体系中其状态方程式可写成： 表示状态方程的图件就是相图。 常用相图为： 压力（p）-体积（V）图，或 压力（p）-温度（T）图。 §1 单组分体系 单组分的临界点可定义为两相能共存的最高温度点和压力点。 A点----泡点 B点----露点 C点----临界点 AC----泡点线 BC----露点线 单组分体系P-V图 相应的温度Tc—临界温度，相应的压力pc－临界压力，相应的体积Vc－临界体积。 轻石蜡族碳氢化合物及其它化合物的物理性质 （据Amyx.1960） C点----临界点 曲线----既是泡点线 又是露点线 单组分体系相图的另一种形式：P--T图 由P-V图可看出，在一定 温度下泡点压力与露点压 力相同，因此，在压力－ 温度相图上是一条曲线。 这条曲线实际上是饱和蒸 汽压曲线。在曲线上的每 一点都代表了气液二相共 存。 C点称为临界点，高于此温度无论施加多大压力都不会有二相出现，如D点，若一定要判断相态的话，则可通过P-V图，D点体积大于临界体积Vc为气态，若小于临界体积Vc为液态。 单组分体系的特征： 1、临界点即为二相共存的最高温度和最高压力点 2、P-T相图是一条饱和蒸汽压曲线 3、二相区的等温线是水平线 单组分体系相图一般采用：P--V图 §2 双组分体系 C点----临界点 线1----泡点线 线2----露点线 c （1）与单组分压力-比容图相比不同的是：等温线在两相区不是水平线，而是斜线，说明物质泡点和露点压力不相同，这是由于物质不是由一种成分组成； （2）临界点不再是－两相共存的最高温度点和最高压力点。 基本特征 双组分体系P-V图 体系临界点的含义是泡点线与露点线的交点，在该点上液、气界限消失，液相气相的内涵性质相同。 所谓内涵性质是指那些与物质数量无关的性质，如密度、压力、温度、粘度、化学电位和表面张力等。 这定义同样适用于单组分体系。 c C点----临界点 P’----临界凝析压力点，两相能共存的最高压力点 T’----临界凝析温度点。两相能共存的最高温度点 C点----临界点 p’----临界凝析压力