Слайд 2
Введение
c ACTODD
Залежи нефти и газа представляют собой смеси
различных компонентов, которые под P & T могут существовать
в разных состояниях.
Эти состояния называются фазами.
Фазовые состояния – ключевой аспект в понимании природы и поведения флюидов в пласте, во время добычи и при транспортировке
Слайд 3
Определения
c ACTODD
Система
Количество вещества в пределах заданных границ в
определенных условиях, состоящие из нескольких компонентов
Если существует движение через
границу, то система меняется
Компоненты
Чистые вещества, составляющие систему
Метан, этан, вода
Слайд 4
Определения
c ACTODD
Фазы
Однородная часть системы, ограниченная поверхностью раздела
Пример: лед,
жидкая вода, пар
Равновесие
Система находится в равновесии, если физические свойства
отдельных фаз не изменяются со временем.
Слайд 5
Определения
c ACTODD
Интенсивные свойства (Intensive Properties)
Независимы от количества вещества
Пример:
плотность, коэффициент сжимаемости
Экстенсивные свойства (Extensive Properties)
Зависят от количества вещества
Пример:
объем и масса
Слайд 6
Влияние температуры и давления
c ACTODD
Температура
Индикатор (показатель) кинетической энергии
молекул.
Мера измерения кинетической энергии молекул.
Увеличивается при нагревании
Увеличение скорости
молекул
Молекулы отдаляются друг от друга
Слайд 7
Влияние температуры и давления
c ACTODD
Давление
Отражает частоту соударений молекул
со стенками емкости
Большее количество молекул увеличивает давление
Межмолекулярные силы: силы
притяжения и отталкивания между молекулами
Силы притяжения увеличиваются при отдалении
Силы отталкивания увеличиваются при приближении
Слайд 8
Газы и жидкости
c ACTODD
Газы
Молекулы расположены далеко друг от
друга
Силы притяжения между молекулами
Жидкости
Близкое расположение молекул
Силы отталкивания позволяют противостоять
сжатию
Слайд 9
Фазовое поведение однокомпонентной системы
c ACTODD
Перед изучением более сложных
углеводородных систем необходимо изучить однокомпонентную систему
Фазовые диаграммы
Диаграммы давления и
температуры или давления и объема
Отображает фазовые состояния при различных условиях
Слайд 10
c ACTODD
Кривая кипения
Тройная точка
Критическая точка
Вода
Газ
Диаграмма давление-температура для однокомпонентного
вещества
Слайд 11
Диаграмма давление-температура для однокомпонентного вещества
c ACTODD
Кривая парообразования
Разделяет области
жидкой фазы от газовой
Условия на линии - совместное существование
жидкости и газа
Слайд 12
Диаграмма давление-температура для однокомпонентного вещества
c ACTODD
Критическая точка
Максимальное значение
кривой парообразования
Критическая температура, Tc
Критическое давление, Pc
Верхняя граница сосуществования
жидкости и газа
General definition:
The point at which all intensive properties of the gas and liquid are equal
Слайд 13
Диаграмма давление-температура для однокомпонентного вещества
c ACTODD
Тройная точка
Отображает давление
и температуру, при которых совместно существуют три фазы
Слайд 14
Диаграмма давление-температура для однокомпонентного вещества
c ACTODD
Линия сублимации
Слайд 15
Диаграмма давление-температура для однокомпонентного вещества
c ACTODD
Линия плавления
Слайд 16
Диаграмма давление-температура
c ACTODD
P1
Однокомпонентная жидкость при давлении Р1
Слайд 17
Диаграмма давление-температура
Значительное снижение давления. Незначительное изменение объема
Давление насыщения
P2
Пузырьки
газа в равновесии с жидкой фазой
c ACTODD
P1
P2
Однокомпонентная жидкость при
давлении Р1
Слайд 18
Диаграмма давление-температура
c ACTODD
P1
P2
Давление насыщенияP2
P3
Увеличение объема
Увеличение газовой фазы, уменьшение
жидкости
Давление постоянное
Однокомпонентная жидкость при давлении Р1
Слайд 19
Диаграмма давление-температура
c ACTODD
P1
P2
P3
P4
Давление точки росы P4
Маленькие капли жидкости
Давление
постоянное
Давление насыщенияP2
Однокомпонентная жидкость при давлении Р1
Увеличение объема
Слайд 20
Диаграмма давление-температура
c ACTODD
P1
P2
P3
P4
P5
Дальнейшее расширение газа
Падение давления
Давление насыщенияP2
Увеличение объема
Однокомпонентная
жидкость при давлении Р1
Давление точки росы P4
Слайд 21
Диаграмма давление-температура
c ACTODD
P1
P2
P3
P4
P5
Слайд 22
Поведение вдоль кривой парообразования
c ACTODD
From A to B
via VP line
A - жидкая фаза
P1
Между A&B на линии
– газ и жидкость
P3
P5
В - газовая фаза
Слайд 23
Поведение в критической точке
c ACTODD
At A liquid phase
А
– жидкая фаза
Е – сжатая жидкая фаза
From E
to F from liquid to gas with no phase boundary От Е до F из жидкости газ без четких границ
G - газовая фаза
В – газовая фаза
Слайд 24
Выше критической точки
c ACTODD
3 – жидкая фаза?
Фаза
с высокой плотностью
3-4 переход от свойств жидкости к свойствам
газа без определенного фазового перехода
At 4 gas phase
Слайд 26
Диаграмма давление-объем
c ACTODD
1. Single phase liquid
Bubble point first gas
bubble
P4
Dew point Last drop of liquid
All gas
P1
P2
P5
T = Tc
критическая температура
TДвухфазная зона
Однофазная зона
T>Tc Smooth change from liquid to gas. No definite phase distinction.
Reflects
compressibilty of liquid
Слайд 27
Диаграмма давление-объем
c ACTODD
ГМТ точек кипения и точек росы
Жидкость
газ
Две
фазы
Одна фаза
Слайд 28
Диаграмма давление-объем для этана
c ACTODD
Слайд 29
3D фазовая диаграмма для однокомпонентного вещества
c ACTODD
Слайд 30
Двухкомпонентная система
c ACTODD
Один компонент легче другого
Компоненты смешиваемы
Слайд 31
Диаграмма давление-объем для двухкомпонентной системы
c ACTODD
Изотермы схожи с
изотермами однокомпонентного вещества
Давление уменьшается от точки кипения до точки
росы
Композиционный состав жидкой фазы и газа меняется
Физические свойства – функция композиционного состава
Слайд 32
Compositions
Легкие компоненты Тяжелые компоненты
Жидкая смесь
В точке кипения
Жидкость
Газ
Жидкость
в точке росы
Газ
Смесь газов
Диаграмма давление-объем для двухкомпонентной системы
Слайд 33
Диаграмма давление-объем для двухкомпонентной системы
Диаграмма для 52.4 моль%
N-гептана и N-пентана
Слайд 34
Диаграмма давление-температура для двухкомпонентного вещества
c ACTODD
Кривая парообразования для
однокомпонентного вещества
Преобразуется в широкую область сосуществования двух фаз
Слайд 35
c ACTODD
Линия точек кипения и точек росы соединяются
в критической точке
Смесь характеризуется критическими давлением и температурой
Диаграмма давление-температура
для двухкомпонентного вещества
Слайд 36
c ACTODD
Точка кипения
Процентный состав жидкости
Точка росы
Диаграмма давление-температура
для двухкомпонентного вещества
Слайд 37
c ACTODD
Разный состав смеси соответствует определенной форме двухфазной
области.
Увеличение содержания компоненты А сдвигает двухфазную область влево
Увеличение содержания
компоненты В сдвигает двухфазную область вправо
Диаграмма давление-температура для двухкомпонентного вещества
PCAB намного выше, чем PCA и PCB
Слайд 38
Диаграмма Давление-Температура для смеси этана и гептана
c ACTODD
Критические
точки для различных смесей
Критическое значение для однокомпонентной системы
ГМТ критических
точек
Слайд 39
Ретроградная конденсация
c ACTODD
В двухфазной области возможны значение температуры
выше критической температуры и давление выше критического давления
Крикодентерма.
Максимальная температура
совместного существования двух фаз
Крикоденбара
Максимальное давление совместного существования двух фаз
Слайд 40
Ретроградная конденсация
c ACTODD
Крикодентерма
Крикоденбара
Поведение при постоянной температуре между критической
температурой и крикодентермой
1
2
3
Точка 1 – одна фаза
fluid
Точка 2 –
точка росы
Точка 3 – максимальное кол-во жидкости
4
Точка 4 – точка росы
5
Точка 5 – чистый газ
Слайд 41
Ретроградная конденсация
c ACTODD
Слайд 42
Многокомпонентная система УВ
c ACTODD
Пластовые флюиды содержат сотни различных
компонент
Мультикомпонентная система
Фазовые переходы аналогичны двухкомпонентной системе
.
Слайд 43
Фазовые состояния многокомпонентной системы УВ
c ACTODD
Liquid
Bubble point
Давление насыщения
Первый пузырек газа
40% жидкости
Dew point
Последняя капля жидкости
Точка росы
Только
газ
Слайд 44
Классификация пластовых флюидов
c ACTODD
Black Oil
Тяжелая нефть
Малоусадочная нефть
Легкая нефть
Летучая
нефть
Ретроградный газ
Влажный газ
Сухой газ
Слайд 45
Фазовые состояния пластовых флюидов
c ACTODD
Single Phase region Liquid
Black
Oil
Volatile Oil
Gas Condensate
Gas
Single Phase region
Gas
Слайд 46
Нефтяная система – Тяжелая нефть
c ACTODD
Tc выше пластовой
температуры
Выше давления насыщения – ненасыщенный флюид
При давлении насыщения –
насыщенный флюид
1. Undersaturated
2. Saturated
Bubble point pressure
1&2 – одна фаза.
Сепаратор – две фазы жидкость/газ 85/15% - малоусадочный флюид
Separator
3. Two phases in reservoir
Слайд 47
Нефтяная система – Тяжелая нефть
c ACTODD
1. Недосыщенная
2. Насыщенная
Bubble
point pressure
Separator
3. Two phases in reservoir
Широкая двухфазная область
Высокое содержание
жидкости
Тяжелые
УВ
GOR<500scf/stb
Плотность нефти 30oAPI
Черный цвет
Слайд 48
Нефтяная система – Легкая нефть
c ACTODD
Сепаратор – два
фазы жидкость/газ 65/35%
Высокое содержание легких УВ
Tc is higher
than the reservoir temperature
Separator
Слайд 49
Нефтяная система – Легкая нефть
c ACTODD
Двухфазная область меньше,
чем для тяжелой нефти
Меньшее количество тяжелых УВ
Темный цвет
API
Слайд 50
Ретроградный газ
c ACTODD
Одна фаза
Точка росы
Максимальное содержание жидкой фазы
Область
ретроградной конденсации
Точка росы
Газовая фаза
Существует между критической температурой и крикодентермой
Слайд 51
Ретроградный газ
c ACTODD
Конденсат неподвижен
Потеря добычи
При высоких значениях конденсата
Возможность
циклической закачки газа
Слайд 52
Циклическая закачка газа
c ACTODD
Для предотвращения образования конденсата регулируют
условия однофазного потока
Импорт газа
Продажа конденсата
Обратная закачка сухого газа
Конденсат
Добывающая скважина
Газоводяной
контакт
Сепарация
Газ
Слайд 53
Циклическая закачка газа
c ACTODD
Закачка продолжается до прорыва сухого
газа
Сухой газ имеет меньшую вязкость чем влажный
Газ
Импорт газа
Продажа конденсата
Закачка
сухого газа
Конденсат
Добывающая скважина
Газоводяной контакт
Сепарация
Слайд 54
Циклическая закачка газа
c ACTODD
Залежь сухого газа
Экспорт газа
Добывающая
скважина
Продажа газа
Газоводяной контакт
Слайд 55
Влажный газ
c ACTODD
Добыча конденсата в сепараторе
Слайд 56
Сухой газ
c ACTODD
Вне двухфазной области
Сепаратор за двухфазной
областью
Не выпадает конденсат
GOR>100,000 scf/stb
Слайд 57
Расположение двухфазных областей
c ACTODD