ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-----------------

NGUYỄN THẾ DUY

XÂY D ỰNG MÔ HÌNH ỨNG XỬ PHA CHO MỎ KHÍ
CONDENSAT– ỨNG DỤNG DỰ BÁO KHAI THÁC CHO M
Ỏ KHÍ HỪNG ĐÔNG, B ỒN TRŨNG CỬU LONG

Chuyên ngành:Địa chất dầu khí ứng dụng
Mã s ố học viên: 09360599

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2012


Công trình được hoàn thành t ại: Trường Đại học Bách KhoaĐ-HQG-HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : ......................................................................

Cán bộ chấm nhận xét 1 : ..........................................................................

Cán bộ chấm nhận xét 2 : ..........................................................................

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa,ĐHQG Tp.
HCM ngày . . . . . tháng . . . . năm . . . . .
Thành ph ần Hội đồng đánh giá ậlun văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ h ọ, tên, học hàm, h ọc vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. ................................................................
2. ................................................................


i


TÓM T ẮT LUẬN VĂN
Trước khi có th ể sử dụng mô hình th ủy động lực để dự báo khai thác vàđánh giá các
yếu tố có th ể tácđộng đến quá trình khai thácủca một mỏ mới, các nghiênứcu chi tiết về
các mặt đặc tính đá chứa và đặc tính của chất lưu trong đá chứa, phải được tiến hành m ột
cách cẩn thận. Trong đó vi ệc nghiên ứcu cácđặc tính chất lưu sẽ cho cái nhìn tổng quan về
sự biến đổi giữa các pha hay còn gọi là ứng xử pha trong cùng một chất lưu, là y ếu tố đầu
vào r ất quan trọng đặc biệt là trong các vỉa khí condensat. Nếu không nghiên cứu đầy đủ
và c ẩn thận cũng như không mô ph ỏng lại được cácứng xử pha theo sự biến đổi áp suất
và nhi ệt độ thì sẽ không đánh giáđược hết các ủri ro do sự tách pha lỏng cũng như động
thái của mỏ khí condensat do sự suy giảm áp suất trong quá trình khai khác.

Vì thế luận văn này được thực hiện với mục đích tìm hiểu cơ sở lý thuy ết, từ đó
ứng dụng vào th ực tiễn xây d ựng mô hình ứng xử pha bằng phương trình trạng thái phù
hợp cho đối tượng khí condensat cụ thể. Trong đó quy trình xây d ựng mô hình ứng xử
pha tổng quátđược trình bày t ại Chương 2 của luận văn. Quy trình cụ thể được áp dụng
có ch ọn lọc và nêu lên quanđiểm cá nhân được nêu lên trong Chương 3, khi áp dụng vào
th ực tiễn để xây d ựng mô hình ứng xử pha cho mỏ khí condensat Hừng Đông. K ết quả
mô ph ỏng cácứng xử pha bằng phương trình trạng thái sau khiđã được hiểu chỉnh và đạt
độ tin cậy sẽ được ứng dụng vào mô hình th ủy động lực đặc tính dầu cải tiến để dự báo
khai thác vàđ ánh giá cácếuytố có th ể ảnh hưởng đến quá trình khai thácđược nêu lên
trong Chương 4 của luận văn.
Ý ngh ĩa thực tiễn của luận văn là đã nêu lênđược quy trình xây d ựng mô hình ứng
xử pha áp dụng cho khí condensat (có s ự hỗ trợ của phần mềm thương mại PVTi của
Schlumberger), từ cách kiểm tra thông s ố đầu vào, l ựa chọn các thông số hiệu chỉnh,
cáchđánh giá ọtrng số các thông số hiệu chỉnh, thứ tự hiệu chỉnh… Đồng thời khi ứng
dụng kết quả mô ph ỏng cácứng xử pha vào mô hình th ủy động lực tập F mỏ khí

1.1.2.1 Hệ đơn cấu tử

1

1.1.2.2 Hệ hai cấu tử 3
1.1.2.3 Hệ đa cấu tử 5
1.2 Đặc trưng cơ bản của khí condensat........................................................................................ 8
1.2.1 Tính chất cơ bản của khí condensat.............................................................................. 8
1.2.2 Đặc trưng dòng ch ảy của khí condensat.................................................................. 10
1.2.2.1 Ứng xử và tr ạng thái cân bằng pha 10
1.2.2.2 Sự thay đổi ứng xử pha trong quá trình khai thác 11
1.2.2.3 Ứng xử dòng ch ảy khí condensat lân c ận giếng khoan 12
1.2.2.4 Hiện tượng tích tụ condensat vùng cận đáy giếng 14
1.3 Các phương pháp ấly mẫu và các thí nghiệm phân tích PVT...................................... 15
1.3.1 Các phương pháp ấly mẫu chất lưu............................................................................ 15
1.3.1.1 Phương pháp ấly mẫu đáy giếng

16

1.3.1.2 Phương pháp ấly mẫu bề mặt

17

1.3.2 Các thí nghiệm phân tích PVT c ủa khí condensat................................................ 18

iv

1.3.2.1 Thí nghiệm CCE

18

... 31

1.4.2.2 Phương trình trạng thái Redlich-Kwong (RK):

1.4.2.4 Phương trình trạng thái Peng-Robinson (PR)

..

35

1.4.3 Ứng dụng của phương trình trạng thái..................................................... ................38
1.4.3.1 Tính hệ số cân b ằng pha Ki 38
1.4.3.2 Tính áp suất điểm sương Pd 39
1.4.3.3 Tính áp suất pha khí pv

41

1.5 Mô t ả thành ph ần Hydrocacbon nặng................................................................................ 42
1.5.1 Phân lo ại thành ph ần Hydrocacbon......................................................................... 42
1.5.2 Tính toán các giáị ttrới hạn và h ệ số lệch tâm ω........................................................................................................ 42
1.5.2.1 Phương pháp của Pederson 43
1.5.2.2 Phương pháp của Kesler và Lee

43

1.5.3 Hệ số tương tác nhị phân............................................................................................... 44
1.5.4 Nguyên ắtc nhóm các thành phần nặng (lumping)................................................ 44
2.1 Kiểm tra dữ liệu đầu vào.......................................................................................................... 46
2.1.1 Phương pháp kiểm tra bằng đồ thị.............................................................................. 47
v

vi


CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ỨNG XỬ PHA ĐỂ DỰ BÁO KHAI THÁC
CHO MỎ KHÍ CONDENSAT HỪNG ĐÔNG............................................................................ 77
4.1 Tổng quan về đối tượng nghiên ứcu..................................................................................... 77
4.1.1 Lịch sử thăm dò và th ẩm lượng.................................................................................. 77
4.1.1.1 Vị trí mỏ khí condensat Hừng Đông.......................................................... . 77
4.1.1.2 Lịch sử thăm dò và th ẩm lượng................................................................... 78
4.1.2 Sơ lược đặc điểm địa tầng khu vực mỏ khí condensat Hừng Đông................79
4.1.3 Trữ lượng khí tại chỗ tập F mỏ khí Hừng Đông.................................................... 82
4.2 Mô hình th ủy động lực mỏ khí Hừng Đông...................................................................... 83
4.2.1 Tính chất đá chứa và ch ất lưu vỉa.............................................................................. 83
4.2.1.1 Tính chất đá chứa............................................................................................... 83
4.2.1.2 Tính chất chất lưu vỉa....................................................................................... 86
4.2.2 Mô hình th ủy động lực.................................................................................................. 91
4.2.2.1 Mô hình địa chất............................................................................................... 91
4.2.2.2 Mô hình th ủy động lực................................................................................... 94
4.2.3 Kết quả bài toán mô phỏng........................................................................................... 97
4.2.3.1 Hiệu chỉnh giá trị trữ lượng khí tại chỗ ban đầu...................................... 97
4.2.3.2 Hiệu chỉnh mô hình phù h ợp với dữ liệu thử vỉa tại giếng HD-1X
(DST#2) và gi ếng HD-3X (DST#1)............................................................................................... 97
4.2.3.3 Dự báo khai thác.............................................................................................. 102
Kết luận kiến nghị............................................................................................................................... 110

vii


DANH SÁCH HÌNH V Ẽ
Hình 1.1 Biểu đồ Áp su ất – Th ể tích của hệ đơn cấu tử............................................................ 2

Hình 3.1 biểu đồ Đề-cát-Logarit giữa tỷ lệ thành ph ần nặng với khối lượng phân t ử..57
Hình 3.2 Cơ sở dữ liệu về tổng thành ph ần của khí condensat tại giếng HD-3X............59
Hình 3.3 Cơ sở dữ liệu về thí nghiệm CVD mẫu chất lưu đáy giếng HD-3X....................60
Hình 3.4 Cơ sở dữ liệu về thí nghiệm CCE mẫu chất lưu đáy giếng HD-3X.................... 60
Hình 3.5 Cơ sở dữ liệu về thí nghiệm xácđịnh áp suất điểm sương...................................... 61
Hình 3.6 Lựa chọn phương trình trạng thái và phương pháp hiệu chỉnh độ nhớt.............62
Hình 3.7 Độ bão hòa pha l ỏng trong thí nghiệm CCE chưa hiệu chỉnh.............................. 63
Hình 3.8 Thể tích tương đối trong thí nghiệm CCE chưa hiệu chỉnh................................... 63
Hình 3.9 Giá trị hệ số nén pha khí trong thí nghiệm CCE chưa hiệu chỉnh ........................ 64
Hình 3.10 Khối lượng riêng pha khí trong thí nghiệm CCE chưa hiệu chỉnh.................... 64
Hình 3.11 Độ bão hòa pha l ỏng trong thí nghiệm CVD chưa hiệu chỉnh...........................64
Hình 3.12 Giá trị hệ số nén pha khí trong thí nghiệm CVD chưa hiệu chỉnh.................... 65
Hình 3.13 Giá trị hệ số nén hai pha trong thí nghiệm CVD chưa hiệu chỉnh .....................65
Hình 3.14 Khối lượng riêng pha khí trong thí nghiệm CVD chưa hiệu chỉnh ................... 65
Hình 3.15 Lựa chọn các thông số hồi quy trong phần mềm PVTi ......................................... 67
Hình 3.16 Định nghĩa các thành phần nặng bằng phương pháp nhóm.................................. 68
Hình 3.17 Bảng phân tích độ nhạy từng thông s ố theo ma trận Hessian............................69
Hình 3.18 Các thông số được lựa chọn để tiến hành h ồi quy................................................. 70

ix


Hình 3.19 Độ bão hòa pha l ỏng trong thí nghiệm CCE đã hi ệu chỉnh............................... 71
Hình 3.20 Thể tích tương đối trong thí nghiệm CCE đã hi ệu chỉnh.................................... 71
Hình 3.21 Giá trị hệ số nén pha khí trong thí nghiệm CCE đã hi ệu chỉnh.........................72
Hình 3.22 Giá trị độ nhớt pha khí trong thí nghiệm CCE đã hi ệu chỉnh............................72
Hình 3.23 Khối lượng riêng pha khí trong thí nghiệm CCE đã hi ệu chỉnh....................... 72
Hình 3.24 Độ bão hòa pha l ỏng trong thí nghiệm CVD đã hi ệu chỉnh.............................. 73
Hình 3.25 Giá trị hệ số nén pha khí trong thí nghiệm CVD đã hi ệu chỉnh........................ 73
Hình 3.26 Giá trị hệ số nén hai pha trong thí nghiệm CVD đã hi ệu chỉnh........................ 73

Hình 4.25 Bản đồ phân b ố giếng khai thác trong trường hợp có 30 gi ếng khai thác .. 104
Hình 4.26 So sánh kết quả dự báo các mô hình 30, 23 và 20 giếng khai thác ...................104
Hình 4.27 Bản đồ phân b ố giếng khai thác trong trường hợp có 23 gi ếng khai thác .. 105
Hình 4.28 kết quả so sánh hai chế độ khai thác cùng thời điểm và t ừng giai đoạn .......106
Hình 4.29 Kết quả các phương án khai thác có tínhớti yếu tố không ch ắc chắn về độ
thấm......................................................................................................................................................... 107
Hình 4.30 Kết quả các phương án khai thác có tínhớti yếu tố không ch ắc chắn về độ
liên thông............................................................................................................................................... 108

xi


DANH SÁCH B ẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Thành ph ần và tính ch ất vật lý c ơ bản của các chất lưu Dầu-Khí (Wall, 1982)
9
Bảng 2.1 Thành ph ần hỗn hợp sau khi nhóm các thành phần nặng..................................... 55
Bảng 2.2 Ví dụ về quy trình nhóm và h ồi quy theo Whitson và Brule............................... 55
Bảng 2.3 Các thông số hồi quy của từng thành ph ần................................................................ 56
Bảng 3.1 So sánh kết quả thí nghiệm CCE chưa hiệu chỉnh với số liệu thực nghiệm .. 66
Bảng 3.2 So sánh kết quả thí nghiệm CVD chưa hiệu chỉnh với số liệu thực nghiệm .. 66
Bảng 3.3 Bảng tiêu chuẩn đánh giá chất lượng hiệu chỉnh của ConocoPhillips ...............70
Bảng 3.4 So sánh kết quả thí nghiệm CVD đã hi ệu chỉnh với số liệu thực nghiệm .......74
Bảng 3.5 So sánh kết quả thí nghiệm CCE đã hi ệu chỉnh với số liệu thực nghiệm ........75
Bảng 4.1 Trữ lượng Khí tại chỗ và Khí đồng hành theo ph ương pháp Monte-Carlo......83
Bảng 4.2 Số lượng mẫu lõi cho các mục đích phân tích RCAL............................................. 84
Bảng 4.3 các thông số cơ bản của quá trình thử vỉa mỏ khí Hừng Đông...........................86
Bảng 4.4 Thông s ố vỉa được sử dụng cho phân tích tài li ệu thử vỉa giếng 1X, tập F. .88
Bảng 4.5 Thông s ố vỉa được sử dụng cho phân tích tài li ệu thử vỉa giếng 3X, tập F. .88
Bảng 4.6 Các loại mẫu chất lưu thu thập được trong tập F...................................................... 88
Bảng 4.7 Sản lượng khai thác khí và condensat trong các phương án có tính tới yếu tố

n = số mol của hỗn hợp.

nL = số mol của pha lỏng.
nv = số mol của pha khí.

xiii


pd = áp suất điểm đọng sương.
pb = áp suất điểm bọt khí.
R = hằng số khí (hằng số vũ trụ).
Tb = nhiệt độ điểm sôi.
Tc = nhiệt độ tới hạn.
VL = thể tích của pha lỏng.
Vrel = thể tích tương đối.
Vsat = thể tích tại áp suất bão hòa.
xi = tỷ lệ mol của thành ph ần thứ i trong pha lỏng.

yi = tỷ lệ mol của thành ph ần thứ i trong pha khí.
zi = tỷ số mol của thành ph ần thứ i trong hỗn hợp.

Z = hệ số nén khí.
ZL = hệ số nén của pha lỏng.
Zv = hệ số nén của pha khí.
Các ừt viết tắt
EOS = Equation of state.
CCE = Constant composition expansion.
CVD = Constant volume depletion.
SCN = Single carbon number.
MCN = Multiple carbon number.

thích hợp để xây d ựng mô hình ứng xử pha thích hợp cho đối tượng nghiên cứu.
Ứng dụng xây d ựng mô hình ứng xử pha bằng phần mềm PVTi.
Ứng dụng kết quả xây d ựng mô hình ứng xử pha vào mô hình th ủy động lực đặc
tính dầu cải tiến cho đối tượng nghiên cứu là m ỏ khí Condensat Hừng Đông, b ồn trũng
Cửu Long.
Dự báo ảsn lượng khai thác cho cả đời mỏ.

xiv


3. Tình hình nghiên ứcu:
Trong các mô hình thủy động lực ngoài tính ch ất của đá chứa thì tính chất của
chất lưu mà đại diện là các thông số về PVT đóng m ột vai trò r ất quan trọng đến độ
chính xác của mô hình. Các thông s ố PVT này mô t ả cácứng xử pha ở điều kiện vỉa,
trong giếng và t ại điều kiện bề mặt cùng với quá trình thayđổi cácđiều kiện ban đầu của
mỏ (sự thay đổi về áp suất và nhi ệt độ vỉa). Đối với mô hình th ủy động lực đặc tính
chất lưu đa thành ph ần (compositional model) thì số liệu PVT càng ph ải được xây
dựng và mô ph ỏng bằng các phương trình trạng thái đ(ã được phù hợp với các ốs liệu
thực nghiệm) một cách chi tiết hơn để thể hiện đầy đủ sự thay đổi của các thành phần
trong quá trình khai thác. Việc nghiên ứcu các công cụ để xây d ựng thông s ố PVT
thông qua các phương trình trạng thái và tương quan thực nghiệm đã được thực hiện cả
trong và ngoài n ước với các bài báo và báo cáoụ thcể sau:
3.1. Nguyễn Vi Hùng, Hoàng M ạnh Tấn, Dự đoán tính chất vật lý D ầu mỏ
bằng các ươtng quan thực nghiệm PVT, Tuyển tập báo cáoộhi nghị khoa học công
ngh ệ “ Vi ện Dầu Khí Việt Nam: 25 năm xây d ựng và tr ưởng thành”
Các tác ảgiđã xây d ựng các ươtng quan phù hợp (phương trình thực nghiệm) cho
việc dự đoán tính chất PVT của dầu mỏ thềm lục địa Việt Nam qua việc phân tích hàng
trăm mẫu dầu từ hai bể Cửu Long và Nam Côn S ơn (được phân tích t ại phòng thí
nghiệm PVT của Viện Dầu Khí-VPI và Vi ện NCKH-TK Vietsovpetro). Đồng thời thông
qua các thực nghiệm được xây d ựng bằng cách ửs dụng phân tích h ồi quy tuyến tính để

thay đổi của các thành phần pha khi áp suất và nhi ệt độ thay đổi sẽ dẫn tới các chất lưu
như khí ngưng tụ, dầu mất dần các thành phần nhẹ… khi đó t ỷ lệ mol của từng thành
phần trong mỗi pha biến động rất lớn, dẫn đến làm thay đổi tỷ lệ cân b ằng pha khí-lỏng
và ứng xử pha. Tuy nhiên việc xây d ựng phương trình trạng thái ốtn rất nhiều thời gian
và theo tác giả cần phải hiểu rõ các thông số có độ tin cậy không cao ảnh hưởng nhiều
đến quá trình hồi qui để hiệu chỉnh, giúp cải thiện sự phù hợp giữa các dữ liệu thực
nghiệm và d ữ liệu tính toán ừt phương trình trạng thái bằng phần mềm PVTi. Bằng
cáchđưa ra ví dụ cụ thể tác giả đã đưa ra được nhận định một cách ổtng quát về mức độ
ảnh hưởng của từng thông s ố có độ tin cậy không cao, t ừ đó đưa ra cácđề xuất về các
bước hiệu chỉnh cũng như gợi ý v ề các ựla chọn tối ưu cho các nhóm biến hồi quy và
quy trình hi ệu chỉnh cho từng biến. Mặc dù đạt được những kết quả khả quan nhưng tác
giả cũng kiến nghị nên phân tích thêmả nh hưởng của các mô hình nhóm thành phần
hydrocacbon đến quá trình hiệu chỉnh mô hình ứng xử pha khi có thêm điều kiện về thời
gian.
3.4. D.l.O’Reilly, University of Adelaide, Comparative PVT Simulation: An
application to Australasian Fluid Samples, SPE-129517.
Bài báo nêu lênế tkquả so sánhđộ chính xác của các phương trình trạng thái (EOS)
trong các thí nghiệm PVT, về mô ph ỏng cácứng xử pha và th ể tích pha của các mẫu chất
lưu khác nhauđược thu thập tại các khu vực của nước Úc. Các phương trình
xvi


trạng tháiđược sử dụng để so sánh bao gồm 9 phương trình trạng thái: Soave-RedlichKwong (SRK), Peng-Robinson (PR), Adachi-Lu (AL), Patel-Teja (PT), Schmidt-Wenzel
(SW), Esmaeilzadeh-Roshanfekr (ER), ngoài 6 phương trình trạng thái thông dụng trên 3
phương trình SPR, PR và ER c ải tiến được hiệu chỉnh bằng phần mềm MATLAB được
sử dụng trong mô ph ỏng. Kết quả so sánhđộ chính xác của từng phương trình trạng thái
khi mô phỏng các trạng thái và thể tích pha của các mẫu chất lưu khác nhauđược kết
luận:
- Đối với khí condensat các phương trình trạng thái Peng-Robinson (PR), SoaveRedlich-Kwong (SRK), Esmaeilzadeh-Roshanfekr (ER), Patel-Teja (PT)… cho k ết quả
tương đồng với kết quả thực nghiệm. Trong đó ph ương trình trạng thái EsmaeilzadehRoshanfekr (ER) với 4 biến có hi ệu chỉnh cho kết quả gần với kết quả thực nghiệm nhất.

ph ải phù hợp với kết quả thực nghiệm và ph ương trình trạng thái của chất lưu). Kết quả
các ươtng quan mới giúp cho việc tính toán 4 thông số PVT tỷ số dầu-khí (Rv), tỷ số khí
hòa tan-d ầu (Rs), hệ số thành h ệ thể tích của Dầu (Bo) và h ệ số thành h ệ thể tích của
khí (Bg), trở nên chính xácơhn trong các mô hình mỏ khí-condensat và dầu nhẹ.
4. Phương pháp nghiênứ u:c
Phương pháp nghiênứcu của đề tài là d ựa trên ơc sở lý thuy ết về tính chất của
chất lưu, các thí nghiệm PVT và các phương trình trạng thái EOSđể xây d ựng mô hình
ứng xử pha, ứng dụng cho đối tượng nghiên cứu là m ỏ khí Condensat Hừng Đông.
Ngoài ra, các công cụ có th ể hỗ trợ cho việc xây d ựng mô hình ứng xử pha là công c ụ
PVTi. Trong thời gian nghiên cứu đề tài, ph ần mềm ECLIPSE được sử dụng để phục vụ
cho quá trình xây dựng mô hình th ủy động lực đặc tính dầu cải tiến và hi ệu chỉnh lại
mô hình cho phù h ợp với số liệu thực nghiệm.
5. Ý Ngh ĩa khoa học và th ực tiễn của đề tài:
Phân tích, ki ểm tra dữ liệu đầu vào, nêu lên quy trình ục thể để xây d ựng mô hình
ứng xử pha cho khí condensat với đối tượng nghiên ứcu là ch ất lưu thu thập từ mỏ khí
condensat Hừng Đông. Đay là m ột trong những thông tin đầu vào quan tr ọng trong quy
trình xây d ựng mô hình th ủy động lực, đặc biệt với mô hình mô hình th ủy động đặc
tính dầu cải tiến.
Ứng dụng kết quả xây d ựng mô hình ứng xử pha làm đầu vào xây d ựng mô hình
thủy động lực đặc tính dầu cải tiến (MBO) cho mỏ khí condensat Hừng Đông, là m ột mỏ
hoàn toàn m ới chưa có các thông số khai thác thực tế để đánh giáđược tất cả các rủi ro
có th ể gặp trong quá trình khai thác. ếKt quả mô ph ỏng bằng mô hình th ủy dộng lực khi
sử dụng thông s ố đầu vào đặc tính PVT của chất lưu được xây d ựng ở trên ẽs là cơ sở để
dự báo khai thácừ tđó đưa ra phương án khai thácơsbộ hợp lý, đánh giáềtim

xviii


năng khai thác ủca mỏ (ảnh hưởng của số lượng giếng khoan, và ảnh hưởng của các
thông s ố không ch ắc chắn đến hệ số thu hồi).

Ứng xử pha là s ự thay đổi pha (pha rắn – l ỏng – khí) d ưới tácđộng của điều kiện
nhiệt độ và áp suất nhất định, như tinh thể đá (pha ắrn) sẽ chuyển thành n ước (pha
lỏng) khi nhiệt độ tăng, nếu tiếp tục gia tăng về áp suất thì nước sẽ chuyển thành h ơi
(pha khí).
Những biểu đồ toán học hay thực nghiệm thể hiện cácđiều kiện vật lý liên quan đến
sự biến đổi của các phađược gọi là bi ểu đồ pha.
1.1.2 Ứng xử pha của các hệ hydrocacbon
Dầu-khí thông th ường là h ỗn hợp của nhiều cấu tử, để hiểu được ứng xử pha của
hỗn hợp này ta kh ảo sát ầln lượt ứng xử pha các hệ cấu tử từ đơn giản đến phức tạp:
1.1.2.1 Hệ đơn cấu tử
Hệ đơn cấu tử là h ệ hydrocacbon đơn giản nhất, chỉ chứa một loại nguyên ửt hay
phân t ử (hệ sạch). Hiểu rõ m ối quan hệ giữa áp suất, nhiệt độ và th ể tích của hệ đơn
cấu tử là n ền tảng để nghiên ứcu ứng xử pha các hệ hydrocacbon phức tạp.
Theo quy tắc pha, đối với hệ đơn cấu tử, hai pha chỉ cần sử dụng một thông s ố
nhiệt độ hay áp suất để mô t ả trạng thái nhiệt động học của hệ thống. Khảo sátảnh
hưởng của áp suất và th ể tích đến ứng xử pha của hệ đơn cấu tử được biểu diễn ở biểu
đồ pha, hình 1.1:
Với: pc , áp suất tới hạn
1


Tc , nhiệt độ tới hạn
Vc , thể tích tới hạn

Hình 1.1 Biểu đồ Áp su ất – Th ể tích của hệ đơn cấu tử
Vùng bên trong ủca biểu đồ được giới hạn bởi hai đường áp suất bão hòa BC
(đường áp suất điểm bọt khí, đại diện chất lỏng bão hòa) và CA ( đường áp suất điểm
đọng sương, đại diện thành ph ần hơi bão hòa) là vùng hai pha L ỏng + Khí. Vùng bên
trái của biểu đồ là pha l ỏng và bên phải là pha khí. Điểm C là điểm tới hạn, tại đây tính
chất vật lý c ủa pha lỏng và pha khí gi ống nhau, với áp suất và nhi ệt độ tương ứng là áp