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石油开采中有机固相沉积理论预测模型研究

马艳丽  
【摘要】: 油气体系中有机固相沉积问题一直是石油工业界所面临的严峻问题,它伴随着石油生产和加工的各个环节。对油气体系中有机固相沉积问题,尤其是在气驱提高原油采收率技术中,研究和解决这一问题的重要性也就更加突出,这是当前国内外石油工业中难度较大且又十分必要的研究课题。而关于有机固相沉积机理和热力学模型的研究,从理论、实验以及技术手段,到定性定量的数学描述均处于起步探索阶段。因此,十分有必要对发生于油气体系中的有机固相沉积问题,进行深入的基础理论研究,在仔细弄清固相沉积机理的基础之上,以流体多相相平衡热力学原理为基础,建立一套完整的、适用的描述气—液—固多相相平衡规律以及能够模拟有机固相沉积的热力学模型,从而建立油气开发过程中以及注气混相驱过程中的有机固相沉积预测评价技术,为油气田开发、生产提供科学的评价手段,用于指导油气田开发、开采和工程设计。 本文全面调研和分析了国内外该项研究的现状,把握目前最新发展动向,综合运用了前人在该领域的研究成果,对油气体系中有机固相沉积的理论预测方法进行了深入研究:在充分调研油气烃类体系的化学组成及其物理化学特征的基础上,详细研究了有机固相物质的沉积机理,认为有机固相物质的沉积是一个复杂的物理化学过程,是多种机理共同作用的结果;沉积机理直接影响热力学模型的建立,本文采用热力学相平衡理论作为研究有机固相析出机理的方法;通过对多相相平衡特征的分析和实际物理化学过程的解剖,提出了建立理论模型的合理假设;推导了多相相平衡的热力学判据;引入正规溶液理论,局部组成活度系数模型以及聚合物溶液理论作为热力学体系研究的理论基础,建立了以状态方程和溶液理论为基础的统一的气—液—固多相相平衡热力学数学模型;根据沥青质的沉积机理,考虑沥青质胶体颗粒表面的胶质与溶液中胶体相的胶质间的吸附与脱附平衡,推导并建立了沥青质胶体溶液模型;对多相相平衡的计算方法加以改进,该法只需要求解一次最小化问题,就可以同时给出多相平衡时存在的相数、各相的量及组成;对于所建热力学模型,编制了应用程序;通过应用程序对实例进行模拟计算,并对计算结果加以分析,证明了本文所建模型的正确性与可靠性。 通过以上的理论分析以及计算结果与实际相结合的深入讨论,获得了初步结论,也对相关问题的进一步研究做了探讨。


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