气藏工程作业题
第一章
1、综述国内外天然气资源现状与发展趋势。 答：一、世界天然气现状：
1、世界天然气资源丰富：据美国地质调查局1994年预测，世界天然气总量大致为立方米；且主要分布在中东、前苏联、美洲。
2、剩余天然气可采储量年年上升：1996——2002年世界天然气剩余可采储量增长率为1.96%；2000年之后，增长率达到3.05%。到2006年为止天然气剩余储量为立方米。 3、世界天然气产量快速增长：2000年以来；世界天然气产量年均增长率为3.12%；2006年世界天然气产量达到立方米，为2000年产量的1.19倍。
4、世界天然气贸易趋于全球化：国际天然气贸易持续强劲增长，2006年世界天然气贸易量达到立方米；增幅3.07%。
二、中国天然气现状：
1、常规天然气资源相对丰富：据初步估算，全国天然气储量已达到立方米，其中可采储量为立方米，与第二轮天然气资源评价相比，增加了立方米。
2、非常规天然气资源潜力大，开采前景乐观：（1）、煤层气资源潜力大，我国煤层气资源丰富，占世界总煤层气资源的10%；（2）、中国水溶气等非常规气开采前景乐观：中国有大量含油盆地，存在着大量的地层水，其中蕴含着丰富的水溶气资源。
三、国内外天然气资源开发趋势：
1、天然气将成为21世纪世界能源的支柱：目前煤炭、石油的消费比重在不断下降，而天然气的消费比重在快速增长，鉴于石油价格居高不下，天然气的使用量将不断增大。
2、国内天然气资源发展空间巨大：目前我国剩余天然气可采储量为：立方米，天然气年产量为立方米，此外，煤层气等非常规气资源也有一定发展空间。
3、天然气贸易世界贸易的重要组成部分：国内外天然气的需求量逐渐上升，天然气贸易量也在不断增加。
2、气田开发和油田开发有何共同点和差异性。
答：一、气田开发和油田开发的共同点：（1）、埋藏的隐蔽性、模糊性；（2）、地层的非均质性、各向异性、非连续性和非有序性；（3）、油气田开发的风险性；（4）、流体渗流的复杂性。（5）、气藏开发过程的系统性。
二、气藏开发和油藏开发的差异性：（1）、天然气即是开采对象，又是驱动能量；（2）、生气原因的广泛性；（3）、盖底层的严密性：保存条件要求比油藏更严格；（4）、气体流动的活跃性、压缩性、气体显示的隐蔽性；（5）、钻井工艺的复杂性。
3、你从我国天然气开采利用的发展历程中获得了哪些有益的经验教训。 答：1、成功地开发天然气资源是应该较高的科学技术为后备的。
2、对于天然气资源的开发，必须做好合理的规划，不能盲目开采。 3、开采天然气资源时，应该注意保护地层注意控制好地层压力。 4、当开采出气体拥有腐蚀性气体时，应当注意合理的安全措施。
5、钻天然气井时，工艺非常复杂，要预先设计好方案。
4、气田开发有哪些特点？
答：1、生气成因的复杂性 2、盖底层的严密性 3、气体显示的隐蔽性 4、气体流动的活跃性 5、气体的压缩性 6、开发配套的同步性 7、开发效益性 8、钻井工艺的复杂性 9、气井开采的安全性 10、储存运输的系统性。
第二章 一、概念题
天然气密度：单位体积天然气的质量。
天然气相对密度：在相同温度、压力下，天然气的密度与空气密度之比。 天然气比容：天然气单位质量所占据的体积。
偏差系数：在相同温度、压力下，真实气体所占体积与相同量理想气体所占体积的比值。又称压缩因子，用Z表示。
天然气等温压缩系数：在等温条件下，天然气随压力变化的体积变化率。简称压缩系数或弹性系数。用Cg表示。
天然气体积系数:天然气在地层条件下所占体积与其在地面条件下的体积之比。用Bg表示。
天然气膨胀系数：天然气体积系数的倒数。用Eg表示。 天然气粘度：天然气抵抗剪切作用力的一种量度；
天然气水露点和烃露点：天然气水露点是指在一定压力下与天然气的饱和水蒸气量对应的温度；天然气烃露点是指在一定压力下，气相中析出第一滴“微小”的烃类液体的平衡温度。
天然气热值：指其完全燃烧（燃烧反应后生成最稳定的氧化物或单质）所发出的热量，用每千克或每立方米千焦表示，单位为KJ/m3。 视地层压力：P/Z
二、论述题
论述天然气偏差系数的确定方法与计算方法，并阐明各种方法的适用范围。
答（1）天然气偏差系数的确定方法可分为三大类：实验室直接测定法、图版法(Standing-Katz偏差系数图版)和计算法。
实验室直接测定法由于周期长、成本高，不可能随时随地经常做；图版法较简单，且能满足大多数工程要求，应用广泛；而计算法适于编程计算，所以也得到了广发应用。
计算方法：H-Y方法、D-A-K方法、D-P-R方法和Sutton方法。
H-Y法：适用于1.2≤Tpr≤3.0,0.1≤Ppr≤24.0的情况。该方法由于其理论基础牢固，应用的对比压力范围比原始的Standing-Katz图版更宽，拟对比压力高达24时仍然有较高的精度。 D-A-K法：即11参数法，适用于1.0≤Tpr≤3.0,0.2≤Ppr≤30.0或0.7≤Tpr≤1.0, Ppr<1.0的情况。
D-P-R法：即8参数法，适用于1.05≤Tpr≤3.0,0.2≤Ppr≤30.0的情况。
Sutton法：对于凝析油气混合物，除C1-C6单独组分（或C1-C10）外，要求确定C7+组分（或C11+）拟临界参数。如果气体中含有H2S、CO2、N2和水蒸气，还要对临界参数校正。
2、论述天然气粘度的确定方法，并阐明粘度的变化规律。 答：1.Carr Kobayshi&Burrows粘度图版方法。 2.从单组分数据中确定低压混合气粘度。 3.Lee-Gonzalez-Eakin半经验法 4.Dempsey方法
天然气在高压下的粘度不同于在低压下的粘度。在接近大气压时，太难燃起的粘度几乎与压力无关，随为温度的升高而增大；在高压系iarutong液体，天然气粘度将随压力大的增大而增大，随温度的升高而减小，同时随相对分子质量的增大而增大。
三、计算题
已知天然气的摩尔分数见下表，求天然气的相对分子质量和相对密度。 组分 C1 C2 C3 合计 摩尔分数yi 0.95 0.03 0.02 1 解：因为 Mc1?16.043，Mc2?30.07，Mc3?4.097，
M??(yMii)?17.025i?13所以 天然气的相对分子质量为。
相对密度为：
??gM?0.8828.96。
已知天然气的Ppr=4,Tpr=1.5,Ppc=4,应用D-A-K法求Z、Cg。
解：
A1?A2/Tpr?A3/T3pr?A4/T4pr?A5/T5pr?a=-0.54873 A6?A7/Tpr?A8/T2pr?B?0.13872 A7/Tpr?A8/T2pr?C??0.40878
??pr0.27ppr0.72?ZTprZ
所以 由MATLAB计算得 ?pr=0.8049，Z=0.8945。
已知天然气的相关数据见下表，试用D-P-R法、H-Y法、D-A-K法求天然气在P=4.817MPa ,T=47oC时的偏差系数。 解：
?(yp)?4.598MPaii4ppr?，
p?pprpi?1?(yp)ii4?1.0498，
i?1?yT?199.974K，T?47?273.16?320.16K，
iiTpr?T?1.6010ii?yT
用D-A-K法：
A1?A2/Tpr?A3/T3pr?A4/T4pr?A5/T5pr?0.127 A6?A7/Tpr?A8/T2pr?0.1597 A7/Tpr?A8/T2pr?-0.3878
??pr0.177Z
所以 由MATLAB计算得 ?pr=0.1717，Z=1.0309。 用D-P-R法
A1?A2/Tpr?A3/T3pr??0.4796，A4A5?0.162Tpr
A5A6?0.04011563Tpr
所以 由MATLAB计算得 ?pr=0.16203477，Z=1.092358。
用H-Y法：利用牛顿迭代法 迭代四次后得?pr=0.03687628，Z=0.9196748。
组分 C1 C2 C3 n-C4 摩尔分数 0.94 0.03 0.02 0.01 Tci(K) 190.6 305.4 369.8 425.2 Pci(MPa) 4.604 4.88 4.294 3.796
第三章
一、概念题
相：体系内部物理性质和化学性质完全均匀的那部分称为“相”。 组分：形成体系的各种物质。
自由度：在不改变平衡体系中原有相数的条件下可独立改变的物理量（如压力、温度和浓度等）称为自由度。
P-V相图：也称PV等温线，可用于表示在温度一定的条件下，油气烃类体系的压力、比容（或体积）与相态变化的关系。
P_T相图：表示油气烃类体系的压力、温度与体系相态变化的关系。 地面标准状况：地面20oC，0.1Mpa的状态
二、论述题
阐述烃类流体相态的研究手段。
答：相律、相图、描述流体相平衡的物料平衡条件方程和热力学平衡条件方程（如露点压力、泡点压力和闪蒸方程等）以及状态方程。
阐明常用状态方程的特点以及优缺点。
答：1.范德华方程：考虑实际分子有体积、分子间存在斥力和引力；对理想气体状态方程进行修正（对1mol分子体系）。
范德华方程的缺陷：忽略了实际分子几何形态和分子力场不对称性以及温度对分子间引力和斥力的影响；得到的理论临界偏差系数为0.375，远大于实测的0.264-0.292；仅对简单的球形对称的非极性分子体系适用。 2.RK（Redlich和Kwong）方程
特点：与范德华方程相比，RK方程在预测纯物质和混合物的物性的精度上有明显提高，但对气液两相相平衡计算精度仍不够理想；本质上并没有脱离范德华原来的思路，仍用Tc和Pc两个物性参数确定方程的两个参数，仍遵循两参数对比态原理；其理论临界偏差系数为0.333，仍比实测的Zc值大得多。 3.SRK（Soave-Redlich-Kwong）方程
特点：与RK方程相比，SRK状态方程引入了一个有一般化意义的温度函数α(T)，用于改善烃类等实际复杂分子体系对pVT相态特征的影响。 4.PR（Peng-Robinson）方程
特点：(1)范方程的斥力项，从简单性和实用性来讲仍是目前较好的； (2)对引力项和分子密度作了深入的分析，给出了引力项的新结构。 5. LHHSS方程
特点：方程具有较好的可调性，能在较宽的温度、压力和组成范围内叫准确地预测油气烃类体系的相平衡特性。
流体PVT取样要求是什么？ 答:p78
对凝析气藏来说，一般认为复分配器样品比井底样品更能代表原始储集层流体。 在凝析气井生产初期或一旦投入生产就立即取样；
取样井必须离开黑油带（若存在的话）足够远，这样才能将测试和取样过程中液态油相进入井中的可能性降到最小。
为获得气藏有代表性的相图，气藏的流体样品应从靠近基准面深度（气藏中部）的生产井中获取，这样的组成对该气藏才具有代表性；应选择具有较高生产能力的井，使得在取样过程中井的生产压降最小。
取样前必须对井进行调整，将生产测试的最佳产量定在最低合理产量上，生产气油比在几天内稳定；在调整阶段需保持最小的压降；还要尽可能地保持分离器压力和温度的稳定，这有利于保持稳定的产量和气油比； 准确测量气体和液体产量；