油层物理——3. 油气藏烃类的相态和汽液平衡
油气藏中烃类
石油和天然气
特点：深，高温，高压，混合物，多种状态，生产过程中产生变化
相态及其表示法
1. 体系：看作是由边界面包围起来的空间
2. 相：体系中某一均质的部分称为相
3. 相态：气相，液相，固相
4. 相图：一个组成不变的体系，状态参数压力，温度，比容（P,T,V）之间的关系，F(P,T,V)=0是体系相态的数学描述方法
5. 组分：组成油藏烃类的每一类分子称为组分
6. 组成：各种化学成分或者组分及其所占比列的多少
烃类多组分体系的 P-T 相图
压力 - 温度（P-T）相图是描述烃类相态规律的核心工具。与纯物质不同（纯物质气液两相区对应一条饱和蒸气压曲线，泡点与露点重合），多组分烃类的两相区为一个封闭区域。
相图关键要素
- 泡点线：液相体系降压至开始析出第一批气泡的压力连线，线以上为单相液相区。
- 露点线：气相体系降压至开始凝结出第一滴液滴的压力连线，线以下为单相气相区。
- 气液两相区：泡点线与露点线包围的区域，体系内气液两相稳定共存。
- 临界点（C）：泡点线与露点线的交点，此时气液两相密度、黏度等性质完全相同，相界面消失；对应临界温度Tc、临界压力Pc。
- 临界凝析温度（Tcc）：相图的最高温度，高于此温度时，无论压力多高，体系始终为单相气相，无法被液化。
- 临界凝析压力（Pcc）：相图的最高压力，高于此压力时，无论温度多高，体系始终为单相液相。
特殊现象：反凝析
当地层温度处于临界温度Tc与临界凝析温度Tcc之间时，对单相气相体系降低压力，反而会析出液相（凝析油）；继续降压，析出的液相又会重新气化，该现象称为反凝析（逆蒸发），是凝析气藏的核心特征。
油气藏典型烃类相态类型
根据烃类组成与地层温压在相图上的相对位置，油气藏流体可分为 5 类典型相态体系，直接决定开发特征：
| 流体类型 | 地层温度与相图的位置关系 | 核心开发特征 |
|---|---|---|
| 黑油（普通原油） | 远低于临界温度Tc | 地层条件下单相液相，开采降压至泡点后开始脱气；溶解气油比低（一般 < 300 m³/m³） |
| 挥发油 | 接近临界温度Tc（液相侧） | 地层条件下单相液相，泡点压力高；降压后大量脱气，液相体积收缩显著 |
| 凝析气 | 介于Tc与Tcc之间（气相侧） | 地层条件下单相气相，降压发生反凝析析出凝析油；需保持压力开采减少原油滞留损失 |
| 湿气 | 接近Tcc（气相侧） | 地层条件下单相气相，地面常温常压下析出少量凝析油 |
| 干气 | 高于临界凝析温度Tcc | 地层到地面全程单相气相，几乎不析出液态烃，甲烷含量 > 95% |
油气藏开发中的工程意义
- 油气藏类型识别：通过相图判断流体类型，区分油藏、凝析气藏、气藏，指导储量计算与开发方式选择。
- 开发压力保持：油藏需尽量保持压力高于泡点，避免地层脱气降低渗流能力；凝析气藏需保持压力高于露点，减少反凝析导致的原油滞留损失。
- 地面集输设计：通过相平衡计算确定多级分离器的温压参数，最大化原油 / 凝析油收率。
- 注气开发设计：注 CO₂、注烃气混相驱的核心就是通过改变体系组成调整相态特征，实现混相以提高采收率。