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moea_joint_essay 106年 [石油開採] 石油工程、油層工程

第 三 題

📖 題組:
針對油氣田地層流體的特性,請回答下列問題:(15 分)
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (三)

在【圖 2】中虛線所代表流動保障因素為哪一種(2 分)?請說明理由(2 分)?
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虛線在圖中稱為蠟分相邊界(Wax phase boundary)。蠟的析出主要受溫度降低影響(即虛線為近乎垂直的等溫線或微斜線),壓力影響較小。

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  1. 流動保障因素:虛線所代表的因素為「蠟分 (Wax/Paraffin) 沉積」。
  2. 理由:在相圖中,這條虛線主要對應溫度的下降,且大致呈現垂直走向,表示此相變對溫度的敏感度極高而對壓力變化較不敏感。這正是重質碳氫化合物中蠟分(石蠟)析出的特徵(其臨界界線即為蠟外觀溫度 WAT 或濁點 Cloud Point)。當流體流經井筒或海底管線,溫度下降至此虛線左側時,蠟分便會形成固體沉澱,導致流動受阻。

小題 (一)

發現一油田,隨即進行井底取樣,原始地層壓力僅略大於泡點壓力,但進行採樣過程中,井底流壓低於泡點壓力,此井底油樣送驗後所得原油地層體積因子(Bo),與真正之地層流體比較,何者較大(2 分)?請說明理由(3 分)?
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如果在採樣時井底流壓低於泡點壓力,原油中的部分溶解氣體已在井底析出形成游離氣並流失,送驗的「油樣」處於脫氣狀態。由於真正地層流體含有全部的溶解氣體,因此它的體積膨脹程度(Bo)會大於脫氣的油樣。

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「真正之地層流體」的 Bo 較大。 理由:由於採樣過程中井底流壓低於泡點壓力,真正地層流體中溶解的天然氣會提前在井底析出為游離氣相。由於取樣器通常只捕獲到液相原油,這部分析出的氣體就流失了。送驗的油樣因此具有較低的氣油比 (GOR)。氣體是造成地層條件下原油體積膨脹的主因,損失溶解氣體後的油樣,即使在實驗室重新加壓,其原油地層體積因子(Bo)也會小於未脫氣的真正地層流體的 Bo。

小題 (二)

油氣田開發過程中,可能會面臨許多流動保障問題,如蠟分、瀝青質、甲烷水合物、積垢等,請從【圖 2】研判,此地層流體歸類為哪一種油氣層(3 分)?圖中三角形位置所處溫度和壓力條件,會有哪幾種相態產生(3 分)?
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觀看圖2,相圖左側有「蠟分相邊界」,表示降溫會使蠟固體析出,此種流體屬含蠟原油層。三角形位於臨界點左側、泡點線下方,且進入蠟分相邊界左側的區域,因此具備氣相(低於泡點)、液相(油)及固相(析出的蠟)三種相態。

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  1. 流體歸類:由【圖 2】左側明顯標示了受溫度影響的「蠟分相邊界」,可以研判此地層流體歸類為「含蠟原油層 (Waxy crude reservoir)」。
  2. 相態產生:圖中實心三角形位置處於極低溫與低壓條件下。因為該點位於泡點曲線之下(即兩相區內),會產生「氣相」與「液相」;同時,該點位於蠟分相邊界的左側(低溫區),代表溫度已低於蠟外觀溫度 (WAT),會有固態蠟結晶析出,因此會產生「固相」。綜合而言,該條件下會同時存在氣相、液相與固相三種相態。

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