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moea_joint_essay 108年 [石油開採] 石油工程、油層工程

第 二 題

📖 題組:
請繪製簡易油氣儲集層的流體壓力-溫度相態圖(P-T Phase Diagram;簡稱相態圖),並依序回答下列問題:(各題請分別畫圖作答)(18 分)
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (二)

請於相態圖畫出單相天然氣儲集層,由地層生產至井口的 P-T 變化曲線(2 分),並說明流體的相態變化(2 分)?

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從單相氣體區(臨界面積溫度以右)畫一條向左下傾斜的線至井口。因為溫度和壓力都會下降。這條線不穿越相圖包絡線。

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  1. P-T 變化曲線畫法:在相態圖最右側(大於臨界面積溫度的單相天然氣區)定一點為地層初始狀態(Pt, Tt),畫一條向左下方傾斜的線條至終點(井口狀態, Pw, Tw)。整條曲線皆位於兩相包絡線的右側且不與任何邊界(露點曲線)相交。
  2. 流體相態變化說明:流體從儲集層經由井眼生產至地表的過程中,雖然壓力和溫度同時下降,但由於生產路徑全程都處於臨界面積溫度外側,未觸及露點曲線,因此流體始終保持為「單相氣體(乾氣)」的狀態,不會有任何液態碳氫化合物析出。

小題 (一)

請於相態圖標出:(每小題 1 分,共 6 分)
(1)單相天然氣儲集層(Single Phase Gas Reservoir)所在區域
(2)逆變凝結油氣儲集層(Retrograde Gas-Condensate Reservoir)所在區域
(3)溶解氣儲集層(Dissolved Gas Reservoir)所在區域
(4)起泡點曲線(Bubble Point Curve)
(5)露點曲線(Dew Point Curve)
(6)臨界點(Critical Point)位置

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說明如何繪製典型多成分烴類的P-T相圖:橫軸溫度T,縱軸壓力P。畫出包含氣液兩相區的封閉包絡線。左側邊界為起泡點曲線,右側為露點曲線,兩者相交於臨界點。界定出各儲集層的起始溫壓位置。

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繪圖指引與標示說明:

  1. 畫出以橫軸為溫度(T)、縱軸為壓力(P)的直角坐標圖。
  2. 在圖中繪製一個典型的碳氫化合物相態包絡線(Phase Envelope)。包絡線內部為氣液兩相區。

小題 (三)

請於相態圖畫出:
(1)逆變凝結油氣儲集層生產過程中,井眼(Wellbore)的 P-T 變化曲線(2 分),並說明流體的相態變化(2 分)?
(2)溶解氣儲集層生產過程中,井眼的 P-T 變化曲線(2 分),並說明流體的相態變化(2 分)?

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說明逆變氣藏從Tc和Tmax之間降壓降溫跨越露點線進入兩相區。溶解氣儲層從液相區(Tc左側)降壓降溫跨越起泡點線進入兩相區。

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  1. 逆變凝結油氣儲集層: (1) P-T 變化曲線畫法:在臨界點溫度(Tc)與臨界面積溫度之間,且在露點曲線上方定一初始點。畫一條向左下方延伸的曲線,該曲線會向下穿過「露點曲線(Dew Point Curve)」進入兩相區內部,終點位於兩相區內。 (2) 相態變化說明:流體在儲層原為單相氣態。在流經井筒上升至井口的過程中,隨壓力與溫度下降,當壓力低於露點壓力時,開始發生「逆變凝結現象」,液態碳氫化合物(凝結油)從氣相中析出,流體由單相氣態轉變為「氣液兩相流」狀態。

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