天然气工程复习

1、天然气：天然气是指自然生成在一定压力、温度下蕴藏于地下岩石孔隙或裂缝中的混合气体，其主要成分是甲烷和C2C5及以上的烃类气体，可能含有氮气、氢二氧化碳和水蒸气等非烃类气体。天然气偏差系数反映了实际气体偏离理想气体的程度。一方面实际气体有大小、体积另一方面分子间醋存在着吸引力或排斥力。天然气等温压缩系数Cg：在等温条件下，天然气随压力变化的体积变化率。天然气体积积系数是是指天然然气在底底层下的的体积预预期在地地面标准准下的体体积之比比天然气水露露点是指指在一定定的压力力下于天天然气的的饱和蒸蒸汽压气气量所对对应的温温度。天天然气烃烃露点是是指在一一的压力力下，气气相中析析出的第第一滴“微小”的烃

2、类类液体的的平衡温温度。天天然气的的绝对湿湿度是指指1m33天然气气中所含含水蒸气气的克数数。影响天然气气中水蒸蒸气含量量的因素素。 = 1 * GB3 水蒸气气含量随随压力增增大而减减小 = 2 * GB3 水蒸气气含量随随温度升升高而增增加 = 3 * GB3 水蒸气气含量随随含盐量量的增加加而降低低 = 4 * GB3 高密度度的天然然气中水水蒸气含含量少 = 5 * GB3 气体中中N2含量高高水蒸气气含量低低 = 6 * GB3 CO2和H2S含量量高水蒸蒸气高常用状态方方程 = 1 * GB3 范德华华方程 = 2 * GB3 RK方方程 = 3 * GB3 SRKK方程 = 4

3、* GB3 PR方方程 = 5 * GB3 LHHHSS方方程等组分膨胀胀实验的的目的是是为了测测取凝析析油体系系在底层层条件下下体积膨膨胀能力力的大小小和露点点压力而而设计的的实验，目目的是为为了获取取凝析油油体系PPV关系系和露点点压力等等流体相相态特征征参数。气体流入井井越近井井轴，流流速越高高，所以以非达西西流动产产生的附附加压降降也主要要发生在在井壁附附近。qAOF反反映气井井的潜能能，是评评估气井井的重要要参数，常常用于气气井分类类，配产产和其他他公式中中无因次次变化等等射孔引起的的表皮系系数可以以分成三三部分：射孔孔孔道几何何形状引引起的的的表皮系系数（SSP），由由于钻井井和固

4、井井造成的的井筒伤伤害引起起的表皮皮系数（SSd），射射孔孔道道周围压压实带产产生的伤伤害引起起的表皮皮系数（SSdp）.S= SP + Sd + Sdp无论是泥浆浆污染对对井底附附近岩层层渗透性性造成的的伤害，或或是酸化化对它的的改善，都都仅限于于井壁附附近很小小范围。形形象地描描述这种种影响，称称之为表表皮效应应.，并并用表皮皮系数ss度量其其值摩阻系数ff是个无无因次量量，反映映管壁剪剪切应力力对摩阻阻压降的的影响程程度。是是雷诺数数Re和和相对粗粗糙度eeD的的函数。持液率Hll表示气气液两相相流动中中，液体体所占的的单位断断容积份份额。HHl=AAl/AA。可见见持液率率实质上上是指

5、在在两相流流动的过过流断面面上，液液相体积积所占过过流断面面总体积积的份额额，单位时间内内流过过过流断面面的两相相混合物物的质量量和体积积之比，称称为气液液混合物物流动密密度，也也叫无滑滑脱混合合密度，。在气气液两相相管流中中由于两两相间的的密度差差会产生生气相超超越液相相的相对对流动现现象,即即滑脱现现象。滑滑脱现象象将增大大气液混混合密度度，从而而增大混混合物的的重力消消耗。因因为滑脱脱而产生生的附加加压力损损失叫滑滑脱损失失。表观速度定定义：假假设某相相单独充充满管子子流动时时的速度度。定义义式：vvsgqqgA vssLqqLA vssg-气气相表观观速度 vsLL-液相相表观速速度滑

6、脱持液率率定义：气液不不存在滑滑脱时的的持液率率。实际际是不存存在的。定定义式：LqqL(qLqg)vssL(vsLLvssg)气液混合物物密度mLHLLg(11HLL) 无滑脱脱混合物物密度：nLLg(11L)真实速度vvgqqgAAgqqg(1-HHL)AA，vLqLALqLHLAA混合物速度度定义式式：vmm(qqLqqg)AvvsLvsgg滑脱速度定定义：气气液相真真实速度度之差。定定义式：vsvgvLvsgg(11-HLL)vvsLHL当当vs0时：HLL气藏驱动方方式的类类型 气气压驱动动 弹性性水驱 刚性水水驱 井中液体来来源：地地层中的的游离水水或烃类类凝析液液与气体体一起渗渗

7、流进入入井筒；地层中中含有水水汽的天天然气流流入井筒筒，由于于热损失失使温度度沿井筒筒逐渐下下降，出出现凝析析水。气井排水采采气原理理：当气气井自身身能量不不足以将将井中液液体带出出地面时时，通过过人为地地向气井井补充能能量，使使气井中中的液体体排除地地面。气井开始积积液时，井井筒内气气体的最最低流速速称为气气井携液液临界流流速，对对应的流流量称为为气井携携液临界界流量。临界流速分分析：压压力越低低，临界界流速越越大。低低压气井井临界流流速大，更更易积液液优选油管尺尺寸：油油管直径径越大，气气井产量量越高；油管直直径越小小，由于于会提高高天然气气流速，举举升液滴滴的效率率也越高高。适用条条件：

8、流流态属雾雾流泡沫排水采采气的机机理：泡泡沫效应应；分散散效应；减阻效效应；洗洗涤效应应起泡剂类型型：离子子型（主主要是阴阴离子型型）；非非离子型型；两性性表面活活性剂；高分子子聚合物物表面活活性剂等等临界胶束浓浓度（CC.M.C）胶束是是指两亲亲性分子子在水或或非水溶溶液中趋趋向于聚聚集（缔缔合或相相变）。所所有性质质在临界界胶束浓浓度以上上都存在在转折。天然气水合合物（GGas hyddrattes） 是在石石油和天天然气开开采、加加工和运运输过程程中在一一定温度度和压力力下天然然气中的的某些烃烃组分与与液态水水形成的的冰雪状状物质。生生成条件件气体水水合物既既可在低低于摄氏氏零度的的温度

9、条条件下形形成，也也可在零零度以上上温度环环境下存存在。水水合物具具有比其其它冷凝凝相气体体如液化化气低十十几倍的的平衡压压力，当当温度达达到气体体水合物物生成温温度的临临界值时时，即使使气体不不能液化化，仍可可生成水水合物。防止天然气气水合物物生成的的方法 ：l）固体体吸附剂剂吸附法法2）液体体吸收法法3）冷却却法4）天然然气加热热5）加入入水合物物抑制剂剂 第二章 天然气气的主要要物性参参数天然气的概概念、天天然气的的组成（掌掌握）答：天然气气是指天天然生成成，以一一定的压压力蕴藏藏于地下下岩石孔孔隙或裂裂缝中的的混合气气体，其其主要成成分为甲甲烷、乙乙烷、丙丙烷、丁丁烷、戊戊烷以及及以上

10、烃烃类气体体并可能能含有少少量非烃烃类气体体，在石石油工业业范围内内，天然然气通常常是指从从气田采采出的气气以及油油田采油油时的伴伴生气。摩尔组成、体体积组成成和质量量组成以以及三者者之间的的转换关关系答：摩尔组组成：，体体积组成成：，质质量组成成：，三三者之间间是可以以相互转转换的。摩摩尔组成成与体积积组成相相同，而而质量组组成与体体积组成成的关系系为：分子量、相相对密度度（掌握握）答：分子量量在数值值上等于于在标准准状态下下1mool物质质的质量量，相对对密度是是在相同同温度、压压力下，气气体的密密度与空空气密度度之比。视分子量和和相对密密度的求求法答：视分子子量的求求法：，相相对密度度的

11、求法法：，其其中M为为天然气气的视分分子量。偏差因子（掌掌握概念念、Z的求取取方法）答：偏差因因子又称称为压缩缩因子，是是指在相相同温度度、压力力下，真真实气体体所占体体积与相相同质量量理想气气体所占占体积的的比值。Z的求取方法有： standing-Katz偏差系数图、11参数法、应用经验公式。压缩因子的的定义、拟拟对比温温度和拟拟对比压压力、KKatzz图的应应用拟对比温度度是指气气体的绝绝对工作作温度与与拟临界界温度之之比，拟拟对比压压力是指指气体的的绝对工工作压力力与拟临临界压力力之比。KKatzz图的应应用：先先用加权权法求取取拟临界界温度和和拟临界界压力，再再求取拟拟对比温温度和拟

12、拟对比压压力，从从Kattz图上上查取ZZ值。等温压缩系系数（理理解概念念、掌握握求法）答：等温压压缩系数数是指在在等温条条件下，天天然气随随压力变变化的体体积变化化率。等等温压缩缩系数的的求法：粘度（掌握握概念、了了解各种种算法）答：粘度是是流体抵抵抗剪切切作用能能力的一一种量度度。粘度的定义义、天然然气工程程中实用用的粘度度求法体积系数（掌掌握概念念、以及及与P、V、T 三参参数的关关系）答：体积系系数是指指天然气气在地层层条件下下所占体体积与同同质量天天然气在在地面条条件下的的体积之之比。与与P、VV、T的的关系为为（其中中：）体积系数的的定义、天天然气膨膨胀系数数、体积积系数与与PVT

13、T三参数数的关系系天然气膨胀胀系数是是天然气气体积系系数的倒倒数。天然气的水水露点和和烃露点点的定义义答：天然气气的水露露点是指指在一定定压力下下与天然然气的饱饱和水蒸蒸气量对对应的温温度。天天然气的的烃露点点是指一一定的压压力下，气气相中析析出第一一滴“微小”的烃类类液体的的平衡温温度。第三章 烃类流流体相态态掌握的基本本概念（相相平衡、化化学位、逸逸度）答：相平衡衡是指气气相中的的分子进进入液相相与液相相中的分分子进入入气相的的速度相相等。化化学位是是指 逸度是指主要是相平平衡的实实质、以以及平衡衡分配比比与逸度度的关系系相平衡的实实质是指指气相中中进入液液相的分分子数与与液相中中进入气气

14、相中的的分子数数相等，平平衡分配配比与逸逸度的关关系为：掌握多组分分烃类体体系的相相态特征征注意多组分分烃类体体系的相相态特征征曲丝上上的参数数：临界界温度、临临界压力力、临界界凝析压压力、临临界凝析析温度、露露点线、泡泡点线以以及利用用相图判判断油气气藏类型型。（如如图3-2b）解释混合体体系的相相图（图图32b）、常常见的天天然气体体系的PPT相图掌握立方型型状态方方程的主主要结构构，理解解如何用用状态方方程进行行烃类体体系的热热力学性性质及相相平衡计计算答：立方型型状态方方程式的的主要结结构有两两部分：第一部部分为表表示分子子体积与与斥力对对压力的的贡献，第第二部分分为表示示分子间间引力

15、对对压力的的贡献。如何用状态方程进行烃类体系的热力学性质及相平衡计算步骤如下：立方型状态态方程主主要考虑虑了哪几几个基本本物理现现象、方方程中如如何表示示答；立方型型状态方方程主要要考虑了了实际分分子有体体积、分分子间存存在引力力和斥力力作用这这一基本本物理现现象，在在方程中中实际分分子有体体积用VV来表示示，a、bb分别为为引力系系数和斥斥力系数数。状态方程是是从哪个个地方通通过什么么方法引引入相平平衡计算算的答：状态方方程是从从理解物料、热热力学平平衡方程程、重馏馏分特征征化原理理物料平衡方方程的解解法是什什么？在在相态计计算中物物料和热热力学平平衡如何何关联的的？为什什么要进进行重馏馏分

16、特征征化？掌握露泡点点及气液液相平衡衡计算的的基本基基本步骤骤凝析气藏PPVT分分析主要要项目有有哪些？样品复配、井井流物组组成计算算、露点点压力测测试等组成膨胀胀、定容容衰竭实实验 油气藏类类型判别别的主要要方法 相图判别别法 第四章 气藏动动储量的的计算和和核实基本概念：凝析油油气体当当量、折折气系数数、可采采储量、废废弃压力力、采收收率答；凝析油油气体当当量是指指在地面面条件下下，采出出1m33的凝析析油而相相当的天天然气的的休积量量。折气气系数是是指气井井采出的的气体摩摩尔数占占采出的的油气总总摩尔数数的比值值，其表表达式如如下：。可可采储量量是指在在现在的的技术经经济下，在在气田废废

17、弃时可可采出的的气体储储量。废废弃压力力是指是是气藏开开发达到到经济极极限时的的地层压压力。采采收率是是指气藏藏在达到到废弃压压力时的的可采储储量占地地质储量量的百分分数。掌握气藏物物质平衡衡方程通通式气藏物质平平衡方程程通式中中各参数数的物理理意义 理解把不同同类型的的气藏物物质平衡衡方程的的压降形形式定容气藏、异异常高压压气藏、水水驱气藏藏答：异常高高压气藏藏有两条条折线组组成，定定容气藏藏为一直直线，水水驱气藏藏为一条条上翘的的曲线。掌握定容封封闭、水水驱和异异常高压压气藏的的开采特特征定容封闭气气藏的视视地层压压力与累累积产气气量为一一直线一般水驱气气藏的视视地层压压力与累累积产气气量

18、地关关系（上上翘曲线线）异常高压气气藏的视视地层地地力与累累积产气气量的关关系是为为两段折折线段。掌握如何直直接利用用物质平平衡方程程进行动动储量计计算压降方程的的直线表表达形式式，储量量与直线线截距和和斜率的的关系答：压降方方程的直直线表达达形式为为：，储储量=直直线截距距/斜率率理解物质平平衡法和和产量累累积法计计算储量量的适用用条件答：物质平平衡法适适用于计计算静态态地质储储量，产产量累积积法计算算适用于于动量地地质储量量计算。掌握定容封封闭气藏藏和异常常高压气气藏进行行动储量量计算的的思路、方方法和步步骤压降方程的的直线如如何获得得，储量量与直线线截距和和斜率的的关系理解不同单单井控制

19、制储量计计算方法法的适用用条件和和原理答：采用弹弹相二相相法计算算单井控控制储量量，其适适用于地地层处于于拟稳定定的条件件。其原原理为在在拟稳定定流动条条件下，井井底流压压的平方方与时间间成正比比，而直直线斜率率则可以以求出，而而在斜率率中有储储量G，故故可以用用于计算算单井储储量。掌握不同单单井控制制储量计计算方法法的基本本步骤弹性二相法法储量计计算方法法（重点点）第五章 气气井产能能测试及及流入动动态掌握与产能能测试有有关的基基本概念念产能、绝对对无阻流流量、气气井流入入动态、产产能测试试答：绝对无无阻流量量是指井井底流压压等于一一个大气气压时，气气井的产产气量。气气井流入入动态是是指气井

20、井产气量量与井底底流压之之间的关关系。产产能测试试是指为为获得气气井的产产能而对对气井进进行的测测试，气气井以不不同的流流量，测测试井底底流压，也也称为回回压试井井。掌握各种产产能方程程形式稳定流动产产能公式式、拟稳稳定流动动产能公公式中各各参数的的物理意意义理论产能公公式与二二项式产产能公式式的关系系是什么么？二项式产能能方程和和经验产产能方程程的形式式及参数数的意义义（A、BB或C、nn）理解拟压力力和压力力的关系系、表皮皮的基本本概念答：，在低低压下，为为压力平平方关系系，在高高压下，为为压力关关系。表表皮的概概念是指指在井底底附近很很小的一一个范围围由于井井下作业业而造成成的井底底附近

21、渗渗透率的的变化，这这种效应应称为表表皮效应应，用表表皮系数数来定量量描述。理解非达西西流动的的基本概概念、了了解产能能测试的的工艺基基本要求求答：非达西西流动是是指是井井底由于于流动速速度较高高，不再再符合达达西流动动，即，井井底流动动相当于于紊流，这这种流动动即为非非达西流流动。产能测试的的主要方方法系统试井、等等时试井井、修正正等时试试井掌握产能试试井的测测点要求求和产能能测试方方法答：先关井井测地层层压力，关关开井以以不同的的井流量量进行测测试，并并测试井井底流压压。产能能测试方方法主要要为（对对气井）稳稳定试井井、等时时试井、改改进等时时试井。掌握产能测测试的数数据处理理方法和和步骤

22、二项式直线线、经验验方程式式的双对对数图了解完井方方式对气气井流入入动态的的影响及及用途掌握有哪几几种完井井方式答：套管射射孔完井井、裸眼眼完井、砾砾石充填填完井以以及割缝缝衬管完完井。掌握用指数数式和二二项式产产能方程程进行产产能预测测的方法法如何用已有有的产能能方程得得到IPPR曲线线答；IPRR曲线是是井底流流压与产产量之间间的关系系曲线，可可通过产产能方程程计算在在不同流流压下的的气井产产量，从从而绘制制IPRR曲线。已有的产能能方程的的基础上上，如何何进行气气井配产产答：按经验验进行配配产通常常为四分分之一到到五分之之一进行行配产。第六章 气藏动动态分析析了解动态分分析的目目的、主主

23、要工作作掌握动态分分析的主主要项目目、各个个开发阶阶段气藏藏动态分分析的侧侧重点表61理解各主要要分析手手段与分分析内容容和目的的的关系系掌握气藏驱驱动方式式类型、分分析及决决定因素素答：气藏驱驱动方式式类型分分为气驱驱、弹性性水驱以以及刚性性水驱。决决定因素素可分为为地层因因素和技技术因素素，其中中地层因因素可分分为原始始地层压压力、含含气区和和供水区区的岩性性和储层层物性、含含水区的的均质程程度以及及连通情情况，气气水界面面附近的的情况；技术因因素包括括采气速速度和采采气方式式。掌握如何利利用已学学的试井井、相态态、储量量计算与与核实、物物质平衡衡、生产产系统分分析在动动态分析析中的应应用

24、。第七章 管管流与嘴嘴流概念绝对粗糙度度、相对对粗糙度度、油管管动态曲曲线、持持液率、答：绝对粗粗糙度是是指按比比例均匀匀分布和和筛选过过的紧密密压实的的砂砬平平均突出出的高度度。相对对粗糙度度是指绝绝对粗糙糙度与管管子内径径D的比比值。油油管动态态曲线是是指井口压力力一定时时，产量量与井底底压力的的关系。 持液率是指单位管长液相体积与单位管长总体积的比值。理解气体稳稳定流动动能量方方程气体管流中中主要压压力损失失项及压压力梯度度嘴流中的主主要能量量变化项项（主要要为摩阻阻损失）掌握气井井井筒流动动计算的的基本方方法静止气柱和和流动气气柱井底底压力计计算方法法静止气柱和和流动气气柱井底底压力计

25、计算公式式的异同同答；当流动动气柱的的流动速速度为零零时，流流动气柱柱井底压压力计算算公式即即简化化化静止气气柱井底底压力计计算公式式。气井生产过过程中，一一般那部部分为静静止气柱柱？（一一般为油油套环空空中的气气柱）理解气液井井拟单相相流的基基本原理理答；在凝析析气井中中由于气气流速度度较高，少少量的液液相与气气相混合合均匀，可可视为单单相流即即拟单相相流。了解气液井井拟单相相流井底底压力计计算方法法掌握绘制气气井流出出动态和和油管动动态曲线线的基本本原理和和应用气井流出动动态：某某一已知知地层压压力下井井口流压压与产量量的关系系（反映映地层压压力一定定时的气气井井口口产能特特性）油管动态曲

26、曲线：井井口压力力一定时时，产量量与井底底压力的的关系掌握气嘴流流动的流流态划分分及两种种流态下下的气嘴嘴流量计计算概念：气嘴嘴临界流流和非临临界流判判别出现临界流流的原因因是什么么？气嘴亚临界界流流量量计算气嘴临界流流量：把把亚临界界流公式式中的压压力比换换成临界界压力比比第八章 气气井生产产系统分分析理解节点分分析理论论图解法、单单因素分分析掌握两类节节点的概概念普通节点、函函数节点点掌握普通节节点分析析和函数数节点分分析的方方法和步步骤，以以及两种种方法的的异同，曲曲线的意意义流入子系统统和流出出子系统统的划分分流入曲线、流流出曲线线压差曲线、差差示曲线线理解用生产产系统分分析进行行产量

27、预预测的原原理和方方法掌握不同油油管直径径或气嘴嘴直径对对气井产产能的影影响在同一流入入动态条条件下，油油管直径径越大产产量越高高在同一差示示曲线下下气嘴越越小，产产量越小小第九章 气气井井场场工艺概念微分节流效效应、积积分节流流效应天天然气计计量分级级露点降天然气水合合物天然气计量量的误差差要求孔板压差流流量计和和气体涡涡轮流量量计的组组成及基基本原理理气液分离的的类型及及各自的的定义、多多级分离离的目的的天然气脱水水的方法法天然气水合合物及生生成条件件低温高压有自由水、天天然气温温度等于于或低于于天然气气中水的的露点防止天然气气水合物物的方法法加热降压脱水加抑制剂第十章 排排水采气气概念：气井