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[原创]《麦克龙说饱和》 [复制链接]

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离线麦克龙
 
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只看楼主 倒序阅读 使用道具 0楼 发表于: 2014-11-19 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
— 本帖被 allex02 设置为精华(2015-03-12) —
《和》
汉字博大精深,很有学问。多年前看一个电视抢答题:“和”和“啊”两个字,谁的音多?
主持人的答案是“啊”。本宫深不以为然。
“啊”,以a为音,阴平、阳平、上声、去声、轻声,共五调,一音五调。
而“和”至少有四音七调:
打麻将,和(hu2)了;
蒸馒头,和(huo2)面;
别人写诗,我唱和(he4);
洗衣服,几和(huo4)了?
勉强可以,凑和(huo)着吧。
还有就是和(he2),饱和的和。和谐,和睦,和平,“和”是一个很美好的字。
当然,“大和”、“和服”除外,在这里,“和”读倭(wo1)。不信可以去考证一下。

《饱和》
王二傻子一早出门,看到他二大爷背着粪筐在村子里转悠,忙打招呼:“二大爷,您吃了吗?”
二大爷心里一喜,这孩子不傻呀,见人知道打招呼了。就说:“吃了。出门啊老二?”
王二傻子还想再客气一下,接着问:“吃饱了吗?”
二大爷心想,这孩子又犯浑了,没好气地回答:“饱了!”
王二傻子继续问:“有多饱?”
二大爷突然想到自己背的粪筐,登时大怒,用拣粪的铲子疯狂地把他追出二里地。
……
也不能怪二傻子。
是啊,二大爷到底“有多饱”呢?八成饱?九成饱?还是十成饱?饱了是定性,“几成”貌似是定量,其实还是定性。
如果二大爷回答:“再少一口不饱,再多一口撑死。”
这样,二傻子就会明白,原来二大爷“饱和”了。

《水》
水是生命之源。为什么?原因有三:
其一,在地球表面,水是唯一一种固、液、气三态可以同时存在的物质。虽然人们习惯把固态的叫“冰”,气态的叫“汽”,但还都是水。
其二,也是最重要的一点,水是唯一一种由液态变成固态时体积增大的物质。纯水在摄氏4度附近密度最大。也就是说,如果压力足够大,没有扰动,纯水就保持摄氏4度的温度。大洋深处的水温(是高矿化度的海水),水温恒定,好像是3摄氏度多。如果水没有这个性质,大洋深处的水就成固体了,生命无从谈起。
其三,水是唯一一种(可能)不是由上帝创造的物质。
《圣经》开篇:
Gen 1:1 起初神创造天地。(创造空间)
Gen 1:2 地是空虚混沌。渊面黑暗。神的灵运行在水面上。(水是哪儿来的?)
Gen 1:3 神说,要有光,就有了光。(创造光,宇宙的尺子)
Gen 1:4 神看光是好的,就把光暗分开了。
Gen 1:5 神称光为昼,称暗为夜。有晚上,有早晨,这是头一日。(创造时间)
按照以上顺序,上帝创造了空间、(水?)、光、时间,即使水是上帝创造的,那也是超越时间和光的存在。
好了,现在,独一无二的地球人,研究独一无二的水。
地球人,把一个标准大气压下,水的固、液并存温度定义为摄氏0度,气、液并存温度定义为100度,中间线性等分。
前提——是一个标准大气压。
(实际上,一点儿不溶解空气分子的“纯水”,沸点略高于100度。)
水的气、液变化,对温度敏感,对压力也敏感。
高压锅里的水120度不会沸腾,是压力大了;珠穆朗玛峰上70度水就沸腾,不用高压锅煮不熟东西。
4000米井底的水150多度,不会沸腾,是有400个大气压;突然把一升水置于太空,它就会爆炸(瞬间气化)。在太空里,一升水的瞬间蒸发,需要大量的热量。但又没人给它提供热量。能量似乎不守恒了。为了不挑战经典物理学,热力学家不得不引入“熵”的概念:这一升水的熵值瞬间变得极大,每一个水分子,都接近绝对零度了。

《饱和水》
在水面上,既有水气化,也有气液化。某个压力+温度下(比如说,一个大气压+100度),一个封闭的环境,水汽化的速度和气液化的速度恰好相等,那么,水对水蒸气就“饱和”了——水不能再吸收更多的水蒸气了。
此时,如果等温升压,水变得“不饱和”,还能吸收更多的水蒸气;如果等温减压,水变得“过饱和”,会有更多的水变成水蒸气——沸腾了。

《油》
跟水不一样,原油本身就是混合物。世界上不存在两滴成份完全一样的油。
但这些成份似乎又很相似。中国人从炭、氢两个字各取一部分,为这些成份专门制造了一个字:“烃”。最简单的烃是烷,最简单的烷是甲烷,后面依次是乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸,等等。但中国人很快就后悔了,天干地支全算上,也不够。炭、氢原子可以有无限种组合,直链、支链、环链,饱和(H)的、不饱和(H)的,还有可能冷不丁地加入一个其它的原子。但炭是最关键的,干脆以C1、C2、C3……Cnnn分族,C越多,可能的排列形式就越多,从C1到Cnnn、从甲烷到蜡烛。
中国人讲混乱,“乱成一锅粥了”,完全可以换一种说法:“乱成一桶油了”。

《饱和油》
因为原油是混合物,相比水来说,温度和压力对原油气、液、固三相的变化,更为敏感。
温度降低后,原油凝固。凝固的原油习惯上不把它当作固体,但它确实是固体,一种很软很软的固体。从成分上来说,蜡烛就是凝固的原油。一支蜡烛的燃烧过程,就是固、液、气三相随温度变化的过程。谁都不能说蜡烛是气体,但只有变成气体才能燃烧。
原油对温度“极为”敏感,对压力“更为”敏感。制作液化气的成本比液氧、液氮低得多,只需常温下对天然气“加压”即可。
(此处略去120字)
某一个温度、压力下,在油气接触面上,一些小分子量的原油组分(例如,天然气)会不断地溶解、析出。溶解和析出过程会维持一个动态平衡:从总量上来说,原油不能再溶解更多的天然气了——液态的原油对气态的天然气“饱和”了。
此时,如果对油气混合物加压,天然气会轻松地溶解进原油中,直至全部。如果对油气混合物减压,天然气也会轻松从原油里出来。
同样的压力变化过程,不同组分的原油,其气、液转换的总量不同。这是这种原油的固有属性,油藏工程师称其为“高压物性”。

《藏》
藏是个多音字。油藏(cang2)、宝藏(zang4),含义差不多,都是“有价值的东西埋在地下”。
油埋在地下,叫油藏;气埋在地下,叫气藏;油气埋在地下,叫油气藏。
水埋在地下,叫地下水,不叫“水藏”。水虽然远比油重要,但水太多了,近乎无限,价值不大。
如果有一天,所有的地面水都被原油污染了,就会出现“水藏”的叫法。
一个水藏,在漫长的地质历史时期中,不断运移来油气。油气侵占原来水的位置,直至油气不再运移来、替换不动为止。这时候,水藏变成油气藏,圈闭对油气“饱和”了。但油气不可能把水全部替换出来,所以有了“含油饱和度”的概念。
有的油藏含油饱和度高,没有可动水了;有的含油饱和度低,甚至还有没替换干净、正在缓慢替换的可动水。
是不是前一种可称作“饱和油藏”、后一种可称作“不饱和油藏”呢?完全可以。但油藏工程师都不这么叫。

《饱和油藏》
原油对温、压都敏感,但在地下,压力是主导。
如果把5000米深的油藏的原油突然置于地面,原油会“沸腾”,快速脱气。
井筒中的原油,液柱压力不足的话,也会脱气。
地层中的原油,会不会脱气呢?有的会,有的不会。取决于两个因素(不考虑温度):内因是原油组分,外因是压力。
某一个油藏,压力足够大,溶解了全部可能析出的天然气,而且还有继续溶解天然气的能力,那么,这个油藏就是“不饱和油藏”。
某一个油藏,压力不够大,没有溶解全部的天然气,还有很多的天然气浮在上面,而原油不能再溶解了,那么,这个油藏就是“饱和油藏”。
有一个临界压力。在这个压力下,油藏恰好能溶解完全部天然气、而又不再具备溶解更多天然气的能力,就是油藏“刚刚饱和”,这个压力叫“饱和压力”。压力稍微降低,油藏中的天然气就会析出(发泡),因此这个压力点也叫“泡点压力”。说白了,就是这个油藏的“沸点”。
油藏在纵向上是有厚度的,不同的深度有不同的压力。在气、油界面上的压力,恰好是该油藏的泡点压力、饱和压力,忽略天然气的重量,就等于气顶压力。而气油界面之下的原油(稳定的状况下),在自己所在的压力下,都是饱和油。
不饱和油藏,随着开采、降压,到泡点压力以下,油藏就变成“过饱和油藏”,在地层里脱气。这是一种很恐怖的现象。《天下无贼》里面葛优说:我可以很负责任地告诉你,黎叔很生气,后果很严重。哀家也可以很负责任地告诉你,不光黎叔生气了后果严重,油藏“生气”了也一样。其中一个严重后果是:脱气后的原油粘度变大,阻塞孔道,该出的油出不来了。
如果把一个埋深1500米的饱和油藏置于3000米,它有可能变成不饱和油藏。反之亦然。
(在压力主导的情况下,)浅层压力低、运移上来的轻质组分多,容易出现饱和油藏。(中)深层压力高,容易出现不饱和油藏。

《超饱和油藏》
辩证法(哀家学得很糟糕)上说,外因通过内因起作用。一个油藏是否饱和,组分是内因,温度、压力是外因。
一个油藏从发现到枯竭的“短暂”过程中,我们只关心其物理变化,不关心其化学变化。可以认为:这期间不发生分子键的断裂和重组,就是说组分不变。
这样,油藏的气、液转换,只跟压力和温度有关。但是,不同的油藏有不同的组分构成。
就像“世界上不存在两滴成份完全一样的油”一样,世界上不存在两个组分完全一样的油藏
一个油藏中的液态组分,到地面还是液态的:这个有——油和水;
一个油藏中的气态组分,到地面还是气态的:这个也有——气顶气;
一个油藏中的液态组分,到地面变成气态的:这个可以有——溶解气;
一个油藏中的气态组分,到地面变成液态的:这个也可以有——凝析油。
前三种好理解,油藏是压力(以及温度)主导的不饱油藏、饱和油藏。
第四种不好理解吧?其实很简单:油藏是组分主导的超饱和油藏,就是凝析气藏。不知这个叫法教科书上有没有。
一个油藏中气态组分占绝对优势,比如说占到了90%,在高压(以及高温)下向液态组分中无限溶解,导致的结果反而是“油溶解在了气中”,中质的、液态的油“雾化”了。
这种油藏,通常在底部残留一些“实在飘不起来”的重质组分,一般渗透性不高,开采起来比较麻烦:一旦压力(温度一般变化不大)下降到雾点(也就是露点,气“溶解”油的饱和点)以下,原来的气态组分凝析成液态,变成凝析油,流动起来就困难多了。
雾点(及露点)的叫法,应该是从大气科学中借来的,不过人家是温度主导的。空气中溶解水蒸汽,有一个湿度概念,温度降低到当前空气湿度下的雾点以下,就会起雾、结露。天然气也借用了人家湿度的感念,根据“有机会变为液态的气态组分含量的多少”(而不是水蒸气的含量),分为“干气”和“湿气”:甲烷为主的是干气,打火机油为主的是湿气。管道天然气是干气,但有湿度,时间长了也会积存丁烷;液化气罐里面是湿气,时间长了会积存凝析油。

哀家啰嗦到这里,回家用“略湿的干气”烧水做饭了。

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烟灰乱弹 财富 +25 刚看完。。有点启发 2015-01-17
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只看该作者 1楼 发表于: 2014-11-19 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
“浅层压力低、运移上来的轻质组分多,容易出现饱和油藏。深层压力高,容易出现不饱和油藏。”

先生此话差矣,深层生气量大,容易形成饱和油藏,甚至凝析气藏,^_^
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离线麦克龙
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只看该作者 2楼 发表于: 2014-11-20 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
可能是哀家犯了以偏“盖”全的错误。

哀家所在的地方,只有沙三段一套生油岩(一直没发现“孔老二”生油的确切证据),沙二段以下都是不饱和的;饱和的都出现在东二段及以上(占比也很少),而且多是气顶伴稠油。
前些年,胜利油田有个“环带分布”理论,从生油洼陷向外,依次是稀油环、稠油环、气环;稀油环埋深大、压力大,不饱和的占优。
因此哀家觉着,我们这的油藏是否饱和,是压力主导的。
可能西部挤压型盆地,以及深盆生烃的油田,油藏是否饱和,是组分主导的。

看来,油藏不饱和(溶解气)、饱和(气顶气)、超饱和(凝析气),组分、压力、温度三个条件缺一不可。
用ECL做数模,压力主导的用黑油模型;组分主导的用组分模型,这个以前学过。
可是,做惯了黑油模型,想当然地把压力放在第一位,犯了习惯性的错误。
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yiwei2004 财富 +20 技术交流奖励,感谢您积极参与专业技术交流 2014-12-25
离线麦克龙
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只看该作者 3楼 发表于: 2014-11-29 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
根据李老师的批评,又修改了一下下,起科普作用,不误导筒子们才好。
哀家这里的小兄弟们,明白“饱和”的不多,我跟他们讲“饱和”,很难讲通。
后来发明了这个办法:饱和要从《圣经》讲起。
结果是:外行彻底明白了;内行彻底糊涂了。
离线sk888888
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只看该作者 4楼 发表于: 2014-11-30 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
晕乎,云里雾里
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只看该作者 5楼 发表于: 2014-11-30 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
过来学习关注
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只看该作者 6楼 发表于: 2014-12-24 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
楼主,您什么时候出书了请知会一下,我一定要去买一本实体书。
Shale gas
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只看该作者 7楼 发表于: 2014-12-24 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
回 麦克龙 的帖子
麦克龙:根据李老师的批评,又修改了一下下,起科普作用,不误导筒子们才好。
哀家这里的小兄弟们,明白“饱和”的不多,我跟他们讲“饱和”,很难讲通。
后来发明了这个办法:饱和要从《圣经》讲起。
结果是:外行彻底明白了;内行彻底糊涂了。
(2014-11-29 23:18)嬀/color]

讲得非常好,欢迎老师经常给年轻人这样讲讲。


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只看该作者 8楼 发表于: 2014-12-25 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
欣赏了!
离线绿帘方解
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只看该作者 9楼 发表于: 2014-12-25 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
很不错,通俗易懂、幽默风趣

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