盐 水
8、逸度
●校正了的压力，它是人们在实现由热力学变量（化学位）向物理测量变量转换的一种概念工具。 它直接将数学上的抽象量与实际的可以测量的普通强度量相联系起来。
F等温化学位 F
fi = φi yiP
o µi − µi = RTℓn( fi fio )
盐 水
F逸度系数 φ i可由状态方程计算（对理想气体混合物其值位1.0）
2、相平衡常数(平衡分配比)
K
i
=
yi xi
= f
(P, T ,
zi
)
定义：平衡时，组分i在气相和液相中的摩尔分数之比。 公式： 计算方法： 收敛压力法 状态方程法
F等温化学位 F
液/xi
3、相平衡计算模型的原理
相平衡
相平衡时，某组分在各相中的化学位相等 组分i的气相逸度应与液相逸度相等
fi = φi yiP
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P-T相
1
3
的
P Pm C 2
两 相 共 两相共存的最高压力 存 的 最 高 压 力
压 压 的
3
相 压
的 压 的 的
4 5 Tm T
的
气藏类型-相图法： 干气藏： TReseroir> Tm 湿气藏： TReservoir > Tm ，但地面分离条件落在 两相区 凝析气藏： Tc＜TReservoir＜Tm， ‹#›
第三章 烃类流体相态 （概论）
PHB4 P -T图
气藏类型：
干气藏 湿气藏 凝析气藏
P(MPa)
ห้องสมุดไป่ตู้
35 30 25 20 15 10 5 0 100 200 300 T(K) 400 500 600
重要性：
是确定开发方式的基 础 川西北、川中、新疆、 青海、华北、中原、 大港等地都存在凝析 气田。
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(二)油气体系气液平衡计算物料平衡方程
（1）假设条件
体系处于气液相平衡 等组成膨胀 体系温度保持恒定 不考虑油气接触介质的影响
汽/yi
（2）数学模型（物料平衡方程）
液/xi
设对于一混合烃类体系，取1mol的物质作为分析单元，那么当其处于任一气液两相 平衡状态对应有以下特性（数学描述）： ①平衡气液相的摩尔分量V和L分别在0和1之间变化，且满足归一化条件： V+L=1.0 ②平衡气、液相的组成应分别满足归一化条件：
(一)相平衡计算的基本概念及应用 (二)油气体系气液平衡计算物料平衡方程 (三)油气体系气液平衡时热力学平衡方程 (四)相平衡计算的常用数学模型 (五)相图计算
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（一） 气液平衡计算基本概念及应用
1、相平衡
体系中各组分在相与相之间的迁移传递速度相等时的状态 对任一组分，气相分子进入液相的速度和液相分子进入气相的速度相等。 特点：P、T一定，平衡时各相组成不变,是一个动态平衡。 汽/yi
y
液 相 组 成 方 程
i
z ik i = 1 + ( k i − 1 )V
：
x
气 相 物 料 平 衡
i
=
方
zi 1 + ( k i − 1 )V
程 ：
∑
y
料
∑
i
= ∑
平 衡
z ik i 1 + ( k i − 1 )V
方 程 ：
= 1
液
相
物
x
i
= ∑
物
zi 1 + ( k i − 1 )V
料 平 衡 方
∑ ∑
y x
i i
= 1 = 1
或表示为：
∑ ( yi − xi ) = 0
③平衡气、液相中的各组分的量之和应分别等于各自总的量的大小：
y iV + x iL = z i
④平衡气、液相中任一组分的分配比例用平衡常数描述： K i = yi / xi
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(二)油气体系气液平衡计算物料平衡方程
⑤ 由 料 以 平 上 衡 关 方 系 程 可 气 得 相 气 组 、 液 相 组 成 成 方 程 ： 计 算 方 程 ， 物
要求得平衡气液相的摩尔分量和组成，关键的参数是气液两相的平衡常数Ki，只要能准确 知道气液平衡状态下各组成的平衡常数，就能进行气液平衡计算。 那么气液两相平衡时其热力学条件和平衡常数有什么关系呢？
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(三）、油气体系气液平衡时热力学平衡方程
汽/yi
1、气液平衡常数与气液相逸度的关系 2、逸度系数与逸度、压力和组成的关系 3、气液相平衡热力学方程组
压力-温度投影图（ 简称P—T图） 压力-体积投影图（ 简称P—V图）
f ( P ,V , T ) = 0
它表明图解上述函数关系需要三维空间。在实际应用中三维空间难于应用实际经常使用的是：
在天然气工业中普遍使用的是 P — T 图。 （ 单 组 分 P-T 相 图 ）（ 临 界 点 ：两 相 共 存 的 最高温度、压力点）
敞开体系
与环境既有能量交换、又有物质交换
气
外 壳 芯 子 孔板
水
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2、相
体系内任何均一的部分
体系总是由一定数目的相构成 相有气、液、固三种，可以不连续存在 （如：干冰可由固相直接到气相） 相与相之间存在界面 任何一相都能与体系的其它均匀部分分开
纯 水
3、组分
构成体系的各种纯物质
可以是单质也可以是化合物 各物质之间无化学反应
临界点：气液相内涵性质相同的点，这时气 液两相共存。 临界参数：Pc，Tc，ρc，Zc，Vc 正常相变： P衡定，T升高，液相全变为气相。 T衡定，P下降，液相也会全变为气相。 特点：无两相区，是一个急变过程。
P 固相
D
C(临 界 点 )
液相 气相 H 三相 点 T
单 组 分 P-T 相 图
单一组分烃类体系的相态研究已经揭示了相平衡的许多重要特性。 无论体系多么复杂，多相共存、蒸气压、临界点、连续单相区等重要概念将会应用到 任一体系。
o µi − µi = RTℓn( fi fio )
F逸度系数
φ 可由状态方程计算 i
fvi = fLo,
i=1,2,…n
逸度单位：与压力单位相同
Question：How to calculate composition of every component in system?
用途：判断气液两相是否达到平衡的可测工具或称参数。
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1、体 系
体系是在一定范围内一种或几种定量的 物质
体系和环境是相对的 范围是研究时划定的 环境和体系密切相关
井 口 装 置
研究的范围确定了体系中的物质及物质量， 也确定了环境和体系的关系
体系分类
孤立体系
与环境无能量和物质交换
阀 座 锥形阀
井口保护器
弹 簧 孔板压座
封闭体系
与环境仅有能量交换、无物质交换
在天然气工业中普遍使用的是 P — T 图。 （ 单 组 分 P-T 相 图 ）（ 临 界 点 ：两 相 共 存 的 最高温度、压力点）
临界点：气液相内涵性质相同的点，这时气 液两相共存。 临界参数：Pc，Tc，ρc，Zc，Vc 正常相变： P衡定，T升高，液相全变为气相。 T衡定，P下降，液相也会全变为气相。 特点：无两相区，是一个急变过程。
压力-温度投影图（ 简称P—T图） 压力-体积投影图（ 简称P—V图）
f ( P ,V , T ) = 0
它表明图解上述函数关系需要三维空间。在实际应用中三维空间难于应用实际经常使用的是：
P
临界点
P C T>T c 气 T=T c B 液 D
气、液两相区
临界点
C
T>T c 气 T=T c
T<T c
B 液
35 30
0 0 100 200 300 温度（k） 400 500
PHB4 P-T图
典型特点：
P(MPa)
25 20 15 10 5 0 100 200
干气在任何环节不产生液烃 湿气在分离器有液烃产生 凝析气在地下、井筒和分离器均有液烃产生
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300 T(K)
400
500
600
二、气液平衡及相图计算
Tm——临界凝析温度 Pm——临界凝析压力
4、常见气藏的P-T相图
P
干气气藏P-T相图示意图
地层条件
湿气藏P-T相图示意图
P P
地层条件
压 力（ MPa）
地层条件
60
"等液量线0.01" "等液量线0.005" 临界点 露点线 等液量线0.008
50
泡点线
40
30
C
分离器
20
C
sep
T
分离器
10
T T
盐 水
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4、 组成
体系中构成某种物质（组分）的含量或比例
天然气中一般用摩尔百分比表示 体系中各组分的组成摩尔百分比的加和等于1 盐 水
5、 自由度
在不改变平衡体系中原有平衡相数的条件下可独立改变的量
天然气中一般为压力、温度、组成 当某一参数改变引起相数的改变，则该参数不是独立变量
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6、化学位
相平衡时，某组分在各相中的逸度相等为相平衡的另一种热力学判定条件。平衡常数 i K ‹#›
= φ iL φ iV
(二）单组分和多组分烃类体
单一烃类组分相态特征 多组分烃类体系相态特征 多组分体系的反转凝析现象
常见气藏的P-T相图
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1、单一烃类组分相态特性
理论和实验研究同时表明，对于同一纯物质存在以下关系
D
气、液两相区
T<T c
单组分体积V