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.     

大庆、胜利和华北原油窄馏分在加压条件下气-液相平衡常数的测试及数学模型的考察

本文报道了大庆、胜利和华北原油的轻质馏分油在0.493—1.474MPa压力下的平衡气化试验,提供了19组、112点实测窄馏分气-液相平衡常数值。并对求取相平衡常数的Soave,SHBWR,Chao-Seader,Grayson-Streed 等数学模型进行考察,其中 Soave 和 Chao-Seader 的数学模型计算误差较小,泡点温度计算的平均误差分别为6.81℃和6.82℃,气-液相平衡常数计算的平均误差分别为4.39%和4.77%,可推荐用于工程设计。     

汽油馏分烃化合物组分的蒸汽压计算

应用立方型状态方程计算气液相平衡,求取汽油馏分中烃化合物组分在任意指定温度下的饱和蒸气压,为汽油馏分的气液相平衡计算提供支持。方程求解通过编程实现,输入参数包括化合物的临界温度、临界压力和偏心因子,输出为对应温度下化合物的蒸气压。利用该方法可以计算汽油馏分中所包含的400多种烃化合物的蒸气压,比较在37.8 ℃下的蒸气压计算值和实测值,结果吻合较好,轻烃化合物蒸气压的平均相对误差低于1%,汽油全馏分范围内烃化合物蒸气压的平均相对误差低于4%。     

汽油馏分烃化合物组分的蒸气压计算

应用立方型状态方程计算气液相平衡,求取汽油馏分中烃化合物组分在任意指定温度下的饱和蒸气压,为汽油馏分的气液相平衡计算提供支持。方程求解通过编程实现,输入参数包括化合物的临界温度、临界压力和偏心因子,输出为对应温度下化合物的蒸气压。利用该方法可以计算汽油馏分中所包含的400多种烃化合物的蒸气压,比较了在37.8℃下的蒸气压计算值和实测值,结果吻合较好,轻烃化合物蒸气压的平均相对误差低于1%,汽油全馏分范围内烃化合物蒸气压的平均相对误差低于4%。     

利用相平衡理论预测原油沥青质沉淀率

国内外大量CO2驱矿场实践均发现了沥青质沉淀现象,沥青质沉淀会吸附于孔隙表面、堵塞孔隙喉道,进而导致CO2驱油井产量的下降。为了准确计算CO2驱过程中的沥青质沉淀率,采用状态方程描述气-液相平衡,用正规溶液理论描述固相沥青质的非理想性,建立气-液-固三相相平衡热力学模型,结合物料守恒方程进行油气体系的相平衡计算,进而预测沥青质的沉淀率。运用该模型对某CO2驱原油体系进行了相平衡闪蒸计算,得到沥青质的沉淀率,与实验值相对比平均误差在允许范围之内。     

华北和胜利原油窄馏分在常压及减压条件下气-液相平衡常数的测试及数学关联

本文简要介绍了国内外石油气-液相平衡研究的情况,以及本试验的研究方案。提供了华北原油7种馏分油17组试验的98点试验数据、胜利原油7种馏分油26组试验181点的试验数据。还提供了回归得到的窄馏分相平衡常数和饱和蒸气压的算式。     

利用状态方程计算石油馏分相平衡的连续热力学方法

对石油馏分的相平衡计算，传统的方法是采用虚拟组分，利用状态方程进行求解。针对石油馏分组成复杂，沸点互相重叠交叉严重的特点，提出了直接利用馏分实沸点蒸馏曲线作为分布函数进行混合物相平衡计算的连续热力学方法。     

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.     

分馏法原油稳定的几个问题

本文就分馏法原油稳定的有关问题进行了探讨。指出对一个复杂的含水原油馏分不能简单地套用状态方程计算。在油田开发过程中,随着原油组成和水含量(脱水未尽的水)的变动,难以准确地计算出抽水塔盘的层位和抽出量,不宜设侧线抽水。用 Granville 式(本文式6)计算填料塔的等板高度(HETP)的因次是英寸。能耗计算方法应统一。     

超额Gibbs自由能-状态方程模型计算和预测相平衡的进展

综述了用超额G ibbs自由能-状态方程模型计算相平衡的思路及进展,介绍了Huron-V idal,W ong-San-d ler,MHV1,MHV2,LCVM,HV ID等几种超额G ibbs自由能混合规则。重点介绍了UN IFAC基团贡献法、MHV1混合规则和SRK方程三者结合的可预测相平衡的PSRK模型及其改进。与结合传统混合规则的状态方程法及活度系数法相比较,超额G ibbs自由能-状态方程模型能够在更大范围内准确计算和预测流体相平衡。     

分子水平预测汽油馏分的蒸气压

依据汽-液相平衡,建立了由汽油馏分的分子组成预测其蒸气压的计算模型。该模型将汽油馏分简化为烃化合物的理想混合物,不考虑空气和水的影响,计算了密闭容器内的汽油在某指定温度和充满率下,达到闪蒸平衡时的蒸气压。该计算方法可用于预测与燃料蒸发性相关的参数如雷氏蒸气压(RVP)、蒸发损失等。利用该算法计算了5个已知组成的汽油样品的RVP,与实测值相比较,平均相对误差低于10%。     

天然气-水/盐水体系相平衡计算

准确模拟天然气-水系统的相平衡对于消除油气安全输送隐患具有重要的意义。为此,基于气-水二元体系相平衡的研究成果,给出了3种简单实用的多元气-水体系相平衡求解方法：VPT状态方程法--采用状态方程计算气液相组分逸度;PR状态方程法--采用由实验数据回归拟合得到两套二元交互系数和新型Alpha函数,再分别计算气、液相组分逸度;PR Henry法--采用状态方程、活度模型和Henry定律计算气液相组分逸度。此外,对于多元气-盐水体系的相平衡,采用Pizter模型计算了溶解盐的影响。数值计算结果表明：3种方法均能够较准确地预测气相含水量和气体在水/盐水中的溶解度,且计算精度能够满足工程要求,但其中以VPT状态方程法的精度为最佳。     

摄动硬球三参数状态方程的应用——Ⅰ.高压汽液相平衡的计算

应用摄动硬球三参数状态方程(CSPT方程)进行混合物高压汽液相平衡计算。结果表明,硬球三参数状态方程广泛适用于极性、非极性、对称、非对称等各类混合物系。对31种二元混合物系在不同温度、不同压力下汽液相平衡的计算结果与PT三参数状态方程比较,有较高的精度,能很好地与实验数据吻合。     

水-三甘醇-一氯甲烷三元体系气液相平衡的测定

采用加压的气液相平衡釜,在0.4 MPa(绝压)、20-40℃的条件下测定含微量水的三甘醇-一氯甲烷体系的气液相平衡数据,用逸度最小方差的方法回归实验数据,以Peng-Robinson状态方程计算组分的逸度,并用单纯形优化法得到方程中的二元相互作用参数。预测了含微量水的一氯甲烷气体在三甘醇中的溶解度,将计算结果与实测值进行比较,平均相对偏差为4.96％。     

摄动硬球三参数状态方程的应用——Ⅱ、高压液液相平衡的计算

将摄动硬球三参数状态方程应用于二元高压液液相平衡计算。温度差在10—80℃,仅用一个二元相互作用参数,取得良好的关联结果。对包括极性、非对称性物系在内的二十七种物系高压液液相平衡计算结果与其他状态方程比较,有较高的精度,并且与实验值符合较好。对甲烷-正己烷系统的汽液、液液、汽液液三种类型的相平衡数据用同一个二元相互怍用参数得到满意的关联结果。     

化学工程

10.化学工程TQ013.1200503420用Yukawa状态方程和重整化群理论计算链状流体的汽液相平衡〔刊〕/付东,李以圭…(华北电力大学环境工程系)∥化学学报.-2004,62(11).-1034～1040结合重整化群(RenormalizationGroup,RG)理论和适用于链状流体的Yukawa状态方程,研究了10个非极性链状流体和6个缔合流体的汽液相平衡和临界性质。16个体系的临界温度Tc,临界压力Pc和临界密度ρC的计算值和实验值之间的平均相对偏差分别为0.44%,1.31%和1.01%,所得结果与实验数据基本吻合。图7表3参19(张兆云摘)TQ013.1200503421含盐乙醇水异辛醇体系液液平衡〔刊…     

国产石油馏分闪蒸预测中基团贡献法的应用

通过对大庆、克拉玛依原油,胜利、大庆、辽河和新疆原油小于350℃馏分,以及胜利、辽河和新疆原油大于350℃重馏分汽液平衡（平衡闪蒸温度与汽化率）预测的考察,表明采用正构烷烃模型分子-UNIFAC基团贡献法预测国产石油馏分平衡闪蒸是可行的,其计算方法较SRK模型简单,所需物性数据少,占机时少,预测准确性优于或与SRK模型相当,能够满足工程计算要求。     

微-纳米受限空间原油-天然气最小混相压力预测方法

微-纳米受限空间原油-天然气的最小混相压力(MMP)对致密/页岩油储层注天然气提高采收率参数优化、方案设计及产能预测至关重要,但至今尚缺少获取该参数的可靠方法。针对这一关键问题,提出一种微-纳米受限空间原油-天然气界面张力(IFT)计算方法,通过原油-天然气相平衡计算得到Parachor模型参数从而计算出IFT,并基于界面张力消失法(VIT)预测MMP。该方法改进了气液平衡计算及Peng-Robinson状态方程,考虑了毛细管压力并修正了流体的临界压力和临界温度,简化了传统计算方法,并将气/液相压力考虑到平衡常数K_i的迭代公式中。通过设计8组不同组分天然气并以长庆油田原油和拟注入天然气为实例,分别计算了孔隙半径r_p为5 000 nm、1 000 nm、500 nm、100 nm、10 nm时的IFT和MMP。计算结果表明,压力越高,IFT越小;在r_p为100~5 000 nm时,原油-天然气体系的IFT和MMP基本不受r_p的影响;当r_p≤100 nm时,IFT和MMP显著降低,MMP最大降幅达38.76%,说明致密/页岩油储层注天然气提高采收率相比常规储层注天然气更容易混相。原油-天然气体系的MMP与C₂—C₄含量呈现负相关性,且r_p越小,MMP递减速度越快,最大降幅达57.33%(r_p=10 nm,C₂—C₄摩尔分数增至40%)。将计算结果与文献报道数据进行对比,进一步验证了模型的可靠性。     

预测凝析油气体系蜡沉积热力学模型

根据实验研究结果,提出了一个可以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,每个固相都由一个拟组分构成,固相之间彼此互不混合。根据这一认识,提出了气- 液- 多固相物料平衡方程。采用适合凝析油气体系计算溶解热经验方程,结合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,用该模型计算蜡的沉积量和析蜡温度与实验结果非常吻合。     

普适性结蜡模型研究

根据原油在管道内流动特性及析蜡规律,提出了有效析蜡量的计算方法.利用F检验法筛选了原油结蜡的主要影响因素,包括原油黏度、管壁处剪切应力、温度梯度及管壁处蜡晶溶解度系数.利用9种原油室内环道结蜡实验数据,按照逐步线性回归的方法,得到了含蜡原油的普适性结蜡模型.该模型不需进行结蜡模拟实验,只需根据原油的黏度、析蜡特性及密度等物性参数就可预测原油的结蜡规律.在未进行室内结蜡模拟实验的情况下,利用普适性结蜡模型预测了中宁-银川输油管道不同工况下沿线结蜡分布,并和现场运行参数进行了对比,平均误差为6.32%,最大误差为20%,预测结果为现场清管作业提供了依据.