石油工程概論2油藏流體物理性質(zhì)

1、第二章 油藏流體的物理性質(zhì)（1）高溫高壓，且石油中溶解有大量的烴類氣體；油藏流體石油天然氣地層水油藏流體的特點(diǎn)：儲層烴類：C、H（2）隨溫度、壓力的變化，油藏流體的物理性質(zhì)也會發(fā)生變化。同時會出現(xiàn)原油脫氣、析蠟、地層水析鹽或氣體溶解等相態(tài)轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。第一節(jié) 油氣的化學(xué)組成一、天然氣的組成 石蠟族低分子飽和烷烴（主要）CH47098C2H6C3H8C4H10 非烴氣體（少量）H2S惰性氣體He、ArH2ON2COCO2C5 天然氣組成的表示方法摩爾組成質(zhì)量組成體積組成%100iiinny 1iy%100iiimmw 1iw%100iiiVVv 1iv理想氣體kiiiiiiMMy1iivy kiii

2、iiiMyMyw1礦藏汽油蒸汽含量硫含量凝析氣油藏氣氣藏氣干氣100g/m3100g/m3富氣酸氣1g/m3凈氣 C5H12） 環(huán)烷烴 芳香烴 其它化合物 烷烴C5C16含氧化合物含硫化合物含氮化合物高分子雜環(huán)化合物苯酚、脂肪酸硫醇、硫醚、噻吩吡咯、吡啶、喹啉、吲哚膠質(zhì)、瀝青質(zhì)二、石油的組成 我我國國部部分分油油田田地地面面原原油油性性質(zhì)質(zhì)粘度(厘沱)餾分組成(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))性質(zhì)原油比重D2045070凝固點(diǎn)含蠟量%膠質(zhì)%瀝青%含硫%殘?zhí)?初餾點(diǎn)200300大慶油田S區(qū)Ps層0.875317.402428.613.30.152.5881428勝利油田T區(qū)S2層0.884537.6917.9533

3、17.918.33.10.475.579.5920孤島油田G層0.9547427.5157.5-12027.56.62.258.9515.81.911.2大港油田M層0.917451.9725.55-126.1713.986.270.134.81974.020.5克拉瑪依油田0.869919.23-502.0412.60.010.133.7581835玉門油田L(fēng)層0.85312.9-15.58.322.6漢油田W區(qū)C3層0.974462.2*213.8519.611.89.589521.8遼河油田C區(qū)S1層0.903737.4-74.7317.60.150.266.4川中油田0.839412.

4、33018.13.4任丘油田Pz層0.889363.53322.620.72.35148商品性質(zhì)指標(biāo)：餾分組成含硫量瀝青質(zhì)膠質(zhì)含蠟量凝固點(diǎn)粘度相對密度第二節(jié) 油氣的相態(tài)相態(tài)：物質(zhì)在一定條件（溫度和壓力）下所處的 狀態(tài)。油藏?zé)N類的相態(tài)通常用PT圖研究。相： 某一體系或系統(tǒng)中具有相同成分，相同物理、 化學(xué)性質(zhì)的均勻物質(zhì)部分。 油藏?zé)N類一般有氣、液、固三種相態(tài)相圖多組分烴類系統(tǒng)相圖 四區(qū) 三線 五點(diǎn) 各類油氣藏的開發(fā)特點(diǎn)四區(qū)液相區(qū)反常凝析區(qū)氣液兩相區(qū)氣相區(qū)PCT線包圍的陰影部分三線泡點(diǎn)線AC線，液相區(qū)與兩相區(qū)的分界線露點(diǎn)線BC線，氣相區(qū)與兩相區(qū)的分界線等液相線虛線，線上的液量的含量相等AC線以上BC

5、線右下方ACB線包圍的區(qū)域五點(diǎn)泡點(diǎn)AC線上的點(diǎn)，也稱飽和壓力點(diǎn)露點(diǎn)BC線上的點(diǎn)臨界點(diǎn)C點(diǎn)，泡點(diǎn)線與露點(diǎn)線的交點(diǎn)臨界凝析壓力點(diǎn)P點(diǎn)，兩相共存的最高壓力點(diǎn)臨界凝析溫度點(diǎn)T點(diǎn)，兩相共存的最高溫度點(diǎn)油藏氣藏油氣藏凝析氣藏各類油氣藏的開發(fā)特點(diǎn)1點(diǎn)油藏液態(tài)壓力下降泡點(diǎn)線(飽和壓力)壓力下降氣液兩相4點(diǎn)凝析氣藏氣態(tài)壓力下降氣液兩相壓力下降氣態(tài)2點(diǎn)飽和油藏液態(tài)壓力稍微下降氣液兩相3點(diǎn)氣藏氣態(tài)壓力下降氣態(tài)第三節(jié) 油氣的溶解與分離一、天然氣在原油中的溶解亨利定律：PRs適用條件單組分氣體在液體中的溶解。溶解系數(shù)，其值反映了氣體在液體中溶解能力的大小，標(biāo)m3/MPa亨利定律的物理意義溫度一定，氣體在單位體積液體中的

6、溶解量與壓力成正比。分子結(jié)構(gòu)差異較大的氣液體系。Rs 溶解度， 壓力為P時單位體積液體中溶解的氣量,標(biāo)m3/m3；40時不同氣體在相對密度為0.873的石油中的溶解度(卡佳霍夫,1956) 1氮?dú)?2甲烷 3天然氣某天然氣在不同原油中的溶解度曲線1o=0.7389；2o=0.80173o=0.8498；4o=0.9340天然氣在原油中溶解度的典型曲線天然氣在原油中溶解的影響因素：天然氣的溶解曲線不是線性的天然氣的組成石油的組成隨著溫度的升高，天然氣的溶解度下降天然氣中重質(zhì)組分愈多，相對密度愈大，其在原油中的溶解度也愈大相同的溫度和壓力下，同一種天然氣在輕質(zhì)油中的溶解度大于在重質(zhì)油中的溶解度溫度

7、壓力隨著壓力的升高，天然氣的溶解度增大先溶解重?zé)N，曲線較陡；再溶解輕烴，曲線較直，斜率小二、油氣分離易溶解于石油的氣體組分， 不容易從石油中分離出來難溶解于石油的氣體，容易從石油中分離出來分離方式接觸分離(閃蒸脫氣，一次脫氣)微分分離（多級脫氣）多級脫氣礦場常用氣多氣少一次脫氣示意圖多級脫氣示意圖第四節(jié) 地層油的高壓物性地層油：高溫高壓，溶解有大量的天然氣一、地層油的溶解氣油比地層油的溶解氣油比Rs1.定義在油藏溫度和壓力下地層油中溶解的氣量，標(biāo)m3/m3。單位體積地面油在油藏條件下所溶解的標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積，標(biāo)m3/m3。地層油的溶解氣油比是用接觸脫氣的方法得到的。ogVVRs 2. 影響

8、因素 油氣性質(zhì)溶解氣油比與壓力的關(guān)系 壓力油氣密度差異越小，地層油的溶解氣油比越大。 溫度T，Rs二、地層油的密度和相對密度地層油的密度和相對密度1.地層油的密度地層油的密度是指單位體積地層油的質(zhì)量，kg/m3。oooVm一般，地層油的密度小于地面油的密度。2.地面油的相對密度20時的地面油密度與4時水密度之比。420woo三、地層油的體積系數(shù)地層油的體積系數(shù)又稱原油地下體積系數(shù)原油地下體積系數(shù)，是指原油在地下體積(即地層油體積)與其在地面脫氣后的體積之比。sfoVVB一般地，Bo1。影響因素分析：輕烴組分所占比例，Bo 組成 油藏溫度T，Bo 油藏壓力P, Bo當(dāng)PPb時，P, Bo 當(dāng)PP

9、b時，當(dāng)P=Pb時，Bo Bomax 溶解氣油比Rs, Bo體積系數(shù)與壓力的關(guān)系兩相體積系數(shù)：油藏壓力低于泡點(diǎn)壓力時，在給定壓力下地層油和其釋放出氣體的總體積(兩相體積)與它在地面脫氣后的體積(地面原油體積)之比。sfgftVVVBgsssifgBVRRV因?yàn)椋核裕篻ssiotBRRBB四、地層油的等溫壓縮系數(shù)四、地層油的等溫壓縮系數(shù)在溫度一定的條件下，單位體積地層油隨壓力變化的體積變化率，1/MPaPPVVPVPVbffbff由于：booboboobobffbfoPPBBBPPBBBPPVVVC111所以：TffoPVVC1影響因素分析：輕烴組分所占比例，Co 組成溫度T，CoP , Co

10、壓力溶解氣油比Rs, Co五、地層油的粘度五、地層油的粘度根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律：yuxxy/影響因素分析：輕烴組分所占比例, o組成溫度T，o壓力溶解氣油比Rs, oo P、T 關(guān)系 某某些些油油田田原原油油物物性性參參數(shù)數(shù)油田名稱油層溫度()油層壓力(MPa)泡點(diǎn)壓力(MPa)溶解氣油比(m3/m3)體積系數(shù)收縮率(%)壓縮系數(shù)(MPa-1)大慶油田某層457126.411451.091.158.3137.710-4華北油田某層90161371.108.510.410-4勝利油田某層65231927.51.09558.47.310-4中原油田某層1093724.6691.2117.418.31

11、0-4羅馬什金(俄)40178.558.41.1714.511.410-4一、天然氣的壓縮因子方程天然氣的壓縮因子方程理想氣體的假設(shè)條件：1.氣體分子無體積，是個質(zhì)點(diǎn)；2.氣體分子間無作用力；3.氣體分子間是彈性碰撞；理想氣體狀態(tài)方程：nRTPV天然氣處于高溫、高壓狀態(tài)多組分混合物，不是理想氣體第五節(jié) 天然氣的高壓物性體積系數(shù)壓縮系數(shù)粘度壓縮壓縮因子因子壓縮因子壓縮因子：壓縮因子：一定溫度和壓力條件下，一定質(zhì)量氣體實(shí)際占有的體積與在相同條件下理想氣體占有的體積之比。理想實(shí)際VVZPnRTV實(shí)際ZnRTPV 實(shí)際氣體的狀態(tài)方程：壓縮因子Z可以由圖版查得。Z1實(shí)際氣體較理想氣體難壓縮Z1實(shí)際氣體成

12、為理想氣體壓縮因子Z的物理意義：實(shí)際氣體與理想氣體的差別。二、天然氣的體積系數(shù)天然氣的體積系數(shù)地面標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下單位體積天然氣在地層條件下的體積。scggVVB三、天然氣的等溫壓縮系數(shù)三、天然氣的等溫壓縮系數(shù)在等溫條件下單位體積氣體隨壓力變化的體積變化率。TgPVVC1ZnRTPV 2PZPZPnRTPVPZZpCg11四、天然氣的粘度四、天然氣的粘度1. 低壓下大氣壓下天然氣的粘度曲線氣體的粘度隨溫度的增加而增加；氣體的粘度隨氣體分子量的增大而減小；低壓范圍內(nèi)，氣體的粘度幾乎與壓力無關(guān)。2. 高壓下氣體的粘度隨壓力的增加而增加；在高壓下，氣體密度變大，氣體分子間的相互作用力起主要作用，氣體層間產(chǎn)

13、生單位速度梯度所需的層面剪切應(yīng)力很大。氣體的粘度隨溫度的增加而減小；氣體的粘度隨氣體分子量的增加而增加。高壓下，氣體的粘度具有類似于液態(tài)粘度的特點(diǎn)。第六節(jié) 地層水的高壓物性地層水油層水(與油同層)和外部水(與油不同層)的總稱油層水底水邊水層間水束縛水外部水上層水下層水構(gòu)造水地層水長期與巖石和地層油接觸地層水中含有大量的無機(jī)鹽一、地層水的礦化度1、地層水中的離子陽離子Na+1、K+1、Ca+2、Mg+2Cl-1、CO3-2、SO4-2、HCO3-1陰離子2、礦化度水中礦物鹽的質(zhì)量濃度，通常用mg/l表示地層水的總礦化度表示水中正負(fù)離子的總和不同油藏的地層水礦化度差別很大二、地層水的分類蘇林分類法

14、具體思路根據(jù)水中Na+（包括K+）和Cl-的當(dāng)量比，利用水中正負(fù)離子的化合順序，以水中某種化合物出現(xiàn)的趨勢而命名水型。氯化鎂(MgCl2)水型重碳酸鈉(NaHCO3)水型硫酸鈉(Na2SO4)水型氯化鈣(CaCl2)水型蘇蘇林林成成因因系系數(shù)數(shù)劃劃分分水水型型當(dāng)量比成因系數(shù)水 型環(huán)境特點(diǎn)124111SOClKNa重碳酸鈉型 大陸環(huán)境（油氣田水）1111ClKNa124111SOClKNa硫酸鈉型大陸沖刷環(huán)境，地面12111MgKNaCl氯化鈣型深層封閉環(huán)境1111ClKNa12111MgKNaCl氯化鎂型海洋環(huán)境，海水三、地層水的高壓物性1. 溶解氣很少地層水溶解鹽類是影響地層水高壓物性的根本原因壓力在10MPa下，1m3地層水中溶解天然氣不超過2m32. 地層水的體積系數(shù)wswfwVVB油藏條件下的體積地面條件下的體積1wB溶解有天然氣的地層水純水地層水體積系數(shù)與壓力、溫度關(guān)系地層水Bw受溫度的影響大于受壓力及溶解氣的影響。Bw隨溫度的增加而增加；溶解有天然氣的水比純水的體積系數(shù)大些；Bw隨壓力的增加而減??；綜合分析綜合分