油藏物理教案

第一章:儲層流體的物性特性（14學(xué)時）第一節(jié)油氣藏徑類的相態(tài)特性（2學(xué)時）一、教學(xué)目的掌握油氣藏徑類的組成、分類方法，熟練掌握油藏徑類的相態(tài)特征及表示方法，了解典型油氣藏的相圖特征。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1、油藏足類相態(tài)的表示方法2、多組分體系相態(tài)特征教學(xué)難點(diǎn)1、雙組分體系的相態(tài)特性2、等溫反凝析現(xiàn)象的解釋三、教法說明課堂講授并輔助以多媒體課件展示相關(guān)的數(shù)據(jù)和圖表四、教學(xué)內(nèi)容本節(jié)主要介紹四個方面的問題：一、油氣藏涇類的化學(xué)組成和分類二、油藏徑類的相態(tài)表示方法三、單、雙、多組分體系的相態(tài)特征四、幾種典型油氣藏相圖。（一）、油氣藏徑類的化學(xué)組成和分類油氣藏足類的化學(xué)組成:油氣藏足類主要是由烷妙，環(huán)烷運(yùn)和芳香徑組成的，其中烷任最為多見，烷徑又稱為石蠟族涇，其化學(xué)通式為做叢田在常溫常壓下：C1?&為氣態(tài)，它們是構(gòu)成天然氣的主要成份C5?購6為液態(tài)，它們是石油的主要成份。以上的烷運(yùn)為固態(tài)，即所謂石蠟任類元素組成比例為：CH0SN84?87%10?14%<1.5<5%<0.5%油藏足類除純左組分以外，還含有少量的氧、硫、氮的化合物。油氣藏徑類的分類：(1)、氣藏：以干氣CH4為主，含有少量乙烷、丙烷和丁烷；(2)、凝析氣藏：主要由G?Cg構(gòu)成，在地下呈氣態(tài)，到地面后會凝析出液態(tài)運(yùn)，液態(tài)徑的相對密度為0.6?0.7,顏色淺。稱為凝析油。(3)、臨界油氣藏：亦稱為揮發(fā)性油藏，含有較重的足，油氣無明顯的分界面，相對密度為0.7?0.8。(4)、油藏：又分為有氣頂和無氣頂?shù)挠筒?，以液相運(yùn)為主，相對密度為0.8?0.94,通常稱為黑油(BlackOil)(5)、重質(zhì)油藏：又稱稠油油藏，相對密度為0.934?1.0,地層溫度下脫氣原油粘度為100~10000.0(mPa.s)(6)、瀝青油砂礦：相對密度大于1.0,原油粘度大于10000(mPa.s)(二)、油藏徑類的相態(tài)表示方法1、幾個基本概念體系:人為劃分出來用于研究的對象.相:體系中某一均質(zhì)的部分.物質(zhì)可分別以固、液、氣三種狀態(tài)存在，稱為固相、液相、氣相組分:組成油藏足類的每一類分子.組成:體系中所含組分以及各組分在總體系中所占比例.2、體系相態(tài)的表示方法：(1)、狀態(tài)方程式:描述物質(zhì)P、V、T關(guān)系的表達(dá)式.如范德華方程式。(2)、相圖:描述物質(zhì)P、V、T變化關(guān)系的圖形.相圖通常有立體相圖、平面相圖、三角相圖三種。三種相圖的圖形用多媒體展示。石油工業(yè)中，常將P?T圖稱為相圖。3、油藏怪類的相態(tài)特征(1)、單組分體系的相態(tài)特征一單調(diào)上升曲線兩點(diǎn):臨界點(diǎn)C,三相共存點(diǎn)T三線:飽和蒸汽壓線,溶點(diǎn)線,升華線三區(qū):氣相區(qū),液相區(qū),固相區(qū)臨界溫度:高于該溫度，無論施加多大壓力，氣體不可液化.臨界壓力:高于此壓力，無論溫度多少，液體和氣體不會同時存在.泡點(diǎn)壓力:溫度一定，開始從液相中分離出第一批氣泡的壓力.露點(diǎn)壓力:溫度一定，開始從氣相凝析出第一批液滴的壓力.泡點(diǎn)線：泡點(diǎn)壓力的軌跡露點(diǎn)線：露點(diǎn)壓力的軌跡飽和蒸汽壓線：泡點(diǎn)線和露點(diǎn)線的共同軌跡.單組分體系相圖的圖形用多媒體展示。由C02和C3H6的臨界溫度在油藏溫度范圍內(nèi)，這就是為什么油田通常采用這兩種氣體進(jìn)行混相驅(qū)的原因所在。(2)、雙組分體系的相態(tài)特征一開口包絡(luò)線雙組分體系相圖的圖形用多媒體展示。雙組分體系相態(tài)的特點(diǎn)：A、雙組分體系的相圖不再是一條單調(diào)曲線，而是一開口的環(huán)形曲線.B、雙組分體系的臨界點(diǎn)不再是兩相共存的最高壓力和溫度點(diǎn)，而是泡點(diǎn)線和露點(diǎn)線的對接點(diǎn).C、雙組分體系的兩相區(qū)介于兩純組分的飽和蒸汽壓曲線之間，目臨界壓力（§1于各組分的臨界壓力，但臨界溫度確界于兩組分的臨界溫度之間.D、兩組分中哪個組分的含量占優(yōu)勢,露點(diǎn)線或泡點(diǎn)線就靠近哪一組分的飽和蒸汽壓線。E、兩組分的濃度越接近則兩相區(qū)的面積越大，兩組分的組成有一組分的含量占絕對優(yōu)勢，兩相區(qū)就越窄長（圖形見多媒防F、兩組分系統(tǒng)中，組成系統(tǒng)的物質(zhì)不同其臨界點(diǎn)也不同，而且分子結(jié)構(gòu)越相近的兩組分，其臨界點(diǎn)軌跡曲線越扁平。如果兩組的揮發(fā)性和分子量差別愈大時，臨界點(diǎn)軌跡所包圍的面積愈大，臨界凝析壓力也愈高.|（圖形見多媒體）（3）、多組分體系的相態(tài)特征多組分體系相圖的圖形用多媒體蒜廠A、四點(diǎn)a.臨界點(diǎn)b.臨界凝析壓力點(diǎn)c.臨界凝析溫度點(diǎn)d.地面分離的條件點(diǎn)B、三線a.泡點(diǎn)線b.露點(diǎn)線c.等液量線C、四區(qū)a.液相區(qū)b.氣相區(qū)c.兩相區(qū)d.反常區(qū)d、等溫反凝析現(xiàn)象［(圖形見多媒體r當(dāng)體系處于A點(diǎn)時體系為單一氣相。當(dāng)壓力降至B點(diǎn)時，由于壓力下降，?脛分子距離加大，因而分子引力下降，這時被氣態(tài)輕運(yùn)分子吸引的(或分散到輕涇分子中的)液態(tài)重任分子離析出來，因而產(chǎn)生了第一批液滴。而當(dāng)壓力進(jìn)一步下降到D點(diǎn)時，由于氣態(tài)輕任分子的距離進(jìn)一步增大，分子引力進(jìn)一步減弱，因而就把液態(tài)重匠分子全部離析出來，這時在體系中就凝析出最多的液態(tài)屋而形成凝析油。4、相圖的應(yīng)用用多媒體展示其應(yīng)用。5、幾種典型的油氣藏相圖一T圖形見多媒體(1)、干氣氣藏相圖A、地層溫度和分離器溫度均在兩相區(qū)外；B、臨界點(diǎn)較低；C、底下和地面均無液涇析出。(2)、濕氣氣藏相圖A、地層溫度高于臨界凝析溫度，但分離器條件位于兩相區(qū)內(nèi)；B、臨界點(diǎn)較高；C、地面有液徑析出。(3)、凝析氣藏相圖A、地層溫度介于于臨界溫度和臨界凝析溫度之間，B、氣藏壓力位于包絡(luò)線外；C、原始狀態(tài)下任類體系為單相氣體；D、地面分離器條件下可獲得25%左右的液體。(4)、輕質(zhì)油藏相圖A、臨界點(diǎn)接近于臨界凝析壓力點(diǎn),地層溫度與臨界溫度接近;B、液體的等液量線比較稀疏,且靠近泡點(diǎn)線地靠近露點(diǎn)線。(5)、重質(zhì)油藏相圖A、臨界點(diǎn)系位于臨界凝析壓力點(diǎn)的右側(cè)；B、液體的等液量線比較密集地靠近露點(diǎn)線。五、教學(xué)后記通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，絕大多數(shù)同學(xué)們掌握了油藏徑類的分類及命名；掌握了油藏足類相圖的表示方法，對臨界點(diǎn)、臨界壓力、臨界溫度、泡點(diǎn)壓力、露點(diǎn)壓力、兩相區(qū)、等溫反凝析現(xiàn)象等概念有了清楚的認(rèn)識，同時也掌握了如何根據(jù)相圖來判斷油氣藏的類型。了解了干氣、濕氣、凝析氣、輕質(zhì)油、重質(zhì)油相態(tài)特征的共同點(diǎn)和不同點(diǎn)。六、教學(xué)參考書.何更生編.油層物理.石油工業(yè)出版社.洪世鐸編.油藏物理基礎(chǔ).石油工業(yè)出版社.秦積瞬、李愛芬主編.油層物理學(xué).石油大學(xué)出版社.羅摯譚編.油層物理.地質(zhì)出版社.威廉?麥凱恩編.石油流體性質(zhì).石油工業(yè)出版社.霍納波編.油藏相對滲透率.石油工業(yè)出版社七、復(fù)習(xí)思考題1、什么叫相圖？影響P-T相圖的因素有哪些？2、單組分體系的臨界點(diǎn)是如何定義的？多組分體系的臨界點(diǎn)是如何定義的？3、何謂多組分體系的視臨界壓力和視臨界溫度？4、干氣、濕氣、凝析氣、輕質(zhì)油、重質(zhì)油的相態(tài)特征有何異同？第二節(jié)油氣體系中氣體的分離與溶解（2學(xué)時）一、教學(xué)目的掌握氣體的溶解和油氣分離的物理過程，熟練掌握溶解和分離與油藏徑類相態(tài)變化的關(guān)系，熟練掌握相態(tài)方程建立的基本原理，掌握平衡常數(shù)的概念和計算方法，了解收斂壓力的物理意義，學(xué)會利用相態(tài)方程計算飽和壓力、露點(diǎn)壓力和氣液平衡的計算。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1、氣體的溶解和油氣分離的過程與分類2、相態(tài)方程的建立與應(yīng)用3、平衡常數(shù)的獲取方法教學(xué)難點(diǎn)1、相態(tài)方程在多級分離中的應(yīng)用2、收斂壓力的理解，平衡常數(shù)的計算三、教法說明課堂講授并輔助以多媒體課件展示相關(guān)的數(shù)據(jù)和圖表四、教學(xué)內(nèi)容本節(jié)主要介紹四個方面的問題：1、天然氣從原油中的分離2、天然氣向原油中的溶解3、相態(tài)方程的建立4、相態(tài)方程應(yīng)用舉例（一）、天然氣從原油中的分離1、接觸脫氣或接觸分離（閃蒸蒸發(fā)）接觸脫氣也叫一次脫氣，是指在脫氣過程中一次將壓力降低至某一壓力（如降低至一個大氣太），并測量分離出來的氣量的過程。用多媒體展示一次脫氣過程。接觸脫氣的特點(diǎn)：a.分離出的氣量較多，即溶解油氣比高。b.分離出的氣體較重，即氣中重質(zhì)組分含量較多（含輕質(zhì)油較多）。c.脫氣之后的原油比重較大。2、多級脫氣（微分分離）微分分離（或多級脫氣）就是指在脫氣過程中，不斷地將分離出的氣體排出容器之外，直至壓力降到指定壓力為止，最后計算總的脫/=—I事。I用多媒體展示多次脫氣過程。多級脫氣的特點(diǎn)：a.系統(tǒng)的組成不斷變化b.脫出的氣量較單級脫氣少，所以測得的油氣比也小c.分出的氣量較輕，即氣體中量質(zhì)組分（輕油）含量少d.脫氣原油比重小，量較多，質(zhì)量亦好。I為什么多級脫氣所得氣量要比一次脫氣所得氣量少呢？這是因?yàn)樵诩壌蚊摎膺^程中，各級脫出的氣以及脫氣后的液量在數(shù)量和組成都在發(fā)生不斷的變化，由于輕質(zhì)組分的蒸汽壓較重質(zhì)分大，所以在開始脫氣時，（如第一級），大量的輕質(zhì)組分（如C、C?等）從石油中首先分離出來，但由于這時容器內(nèi)還保持有一定的壓力，這樣重組分還溶解在液相中不能分離出來。因此，在多級脫氣時，越到后來每次分離出的氣相重組份的摩爾數(shù)就越大，并超過一次脫氣時氣相重組分摩爾數(shù)（后面的計算可以證明），根據(jù)道爾頓分壓定律，氣相中重質(zhì)組分的摩爾分?jǐn)?shù)越大，其分壓也越大。pi=yi'pTPt 總壓力（混合氣體總、壓力）Yi i組分的摩爾分?jǐn)?shù)Pi i組分的分壓當(dāng)氣體和液相達(dá)到平衡時，液相中重組分的分壓與氣相中重組分的分壓相等，根據(jù)拉烏爾定律，即液相中重組分的摩爾分?jǐn)?shù)與其分壓成正比，即：P；=x「P；月一一混合液體中純i組分的飽和蒸汽壓Xi i組分在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)E i組分在液相中的分壓當(dāng)達(dá)到平衡時Pi=g：.yt-PT=xi-P,°PT”,卞4???Yi Xi所以在級次脫氣時，保留在液相中的重組分（相對于一次脫氣來說的氣相中的重組分）就越多，而對于一定的油氣來說，每種組分的量是一定的,既然在液相中重組分的，那么在氣相中重組分肯定就少,所以說多級脫氣所得到的氣量要比一次脫氣所得到的氣量要少。（二）、天然氣向原油中的溶解L溶解度溶解度是指在一定壓力和溫度下，單位體積的地面原油中溶解的天然氣量。稱為該壓力、該溫度下，該種天然氣在該原油中的溶解度,用RS表示。單位：米3（標(biāo)準(zhǔn)）/米3（地面原油）2、影響溶解度的因素：(1)、壓力的影響單組分的氣體在石油中的溶解服從亨利定律，即當(dāng)溫度一定時,單組分氣體在石油中的溶解度Rs與溶解時的壓力成正比。Rs=a-PRs一一壓力為P時單位體積液體中溶解的氣量,標(biāo)米7米1地面原油)P 溶解時的壓力，atma一—溶解系數(shù)，它表示一定溫度下，每增加一個大氣壓時，單位體積液體中溶解的氣量，標(biāo)米7米3.大氣壓，a的大小反映了氣體在液體中溶解能力的好壞。由此可見,亨利定律為一直線定律，它只在有限的條件下方適用，即不易至溶的氣一液系統(tǒng)方適用。對于多組份結(jié)構(gòu)近似的涇類氣體來說，則會產(chǎn)生較大偏差，a不為一常數(shù)。此時溶解度并不符合亨利定律，所以必須對亨利定律進(jìn)行校正：Rs=a-Pbb 偏離指數(shù)，不同情況有一不同的值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：天然氣在石油中的溶解度是一條凹向壓力軸的曲線，即初始階段溶解系數(shù)大，目隨壓力的增加而不斷變?。划?dāng)壓力達(dá)到某一值后，曲線方成直線。態(tài)方程式:描述物質(zhì)P、V、T關(guān)系的表達(dá)式.如范德華方程式。(2)、溫度的影響當(dāng)壓力保持不變時，溫度增加，天然氣在石油中的溶解度減小，這是因?yàn)闇囟壬?，徑類氣體組分的飽和蒸氣壓亦隨之?dāng)U大的緣故。(3)、石油和天然氣的組成影響圖形見多媒體a.單組分徑的分子量越大，在原油中的溶解度越大；天然氣中重姓組分含量越高，在原油中的溶解度越大。b.原油比重越小，天然氣在石油中的溶解度越大。c.天然氣中非足類氣體的含量對溶解度也有影響。(4)、脫氣方式對溶解度的影響由于不同的脫氣方式會得到不同量的天然氣，所以Rs也不相同。3、溶解曲線和分離曲線T圖形見多麗從理論上講，接觸脫氣的脫氣曲線和溶解曲線是相重合的，這是因?yàn)樵诮佑|脫氣過程中，由于兩個過程中的混合物的組成并沒胡發(fā)生改變的緣故。對于多級脫氣和溶解來說，情況就不一樣了，溶解曲線和脫氣曲線不重合。這是因在多級脫氣過程中系統(tǒng)的組成不斷變化的原因。輕組份隨壓力的減少更加容易溶于原油中，因此，盡管壓力相同，溶解氣量和分離氣量也是不同的,這種判別在低壓力時更加顯著。溶解曲線與脫氣曲線的差異程度也與氣體的性質(zhì)有關(guān)，飽和蒸汽壓力大的甲烷,其溶解和脫氣曲線很接近,而飽和蒸汽壓較低的戊烷,其溶解和脫氣曲線都相差很大。產(chǎn)生這種差異的原因可以認(rèn)為是由于在相同條件下重涇的飽和蒸汽壓力，當(dāng)P上升時，它很容易溶解，有超前意識，所以Rs?P曲線的a大，但當(dāng)P下降時，重徑轉(zhuǎn)化為氣相都十分困難，所以其曲線的a小，但因?yàn)樵谧罡邏毫c(diǎn)兩線重合，所以脫氣曲線位于溶解曲線之上。而對于飽和蒸汽壓較高的甲烷來說，壓力降低時轉(zhuǎn)化為氣相較易且快，所以兩線差別不大，不難看出，飽和蒸汽壓越低的組分的溶解和脫氣曲線差別越大。（三）、相態(tài)方程的建立1、相態(tài)方程的定義相態(tài)方程一就是指表征溫度、壓力、油氣組成與溶解度的關(guān)系表達(dá)式。2、相態(tài)方程的建立假設(shè)：1 任類系統(tǒng)的總摩爾數(shù)Ng平衡條件下氣體的總摩爾數(shù)Nl平衡條件下液體的總摩爾數(shù)Yi 第i組分在氣相中的摩爾分?jǐn)?shù)x.一一第i組分在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)Ni 任類系統(tǒng)中第i組分的摩爾分?jǐn)?shù)根據(jù)足類系統(tǒng)的物質(zhì)平衡關(guān)系：fN+yZ-Nj=x/Nl+--xz.(1-A^)x,令K,二?則xiveN+KeQ-n)x=-Xi-K-(K-\}NL二〃K

或者：”―1+(K-1瓦如果混合物有m個組分，則—(K,—1)N「1J!LJ!LnKYyi=Y一J\一=1W 白1+(儲-1)”上式即為相態(tài)方程。很顯然，如果已知系統(tǒng)的組成和濃度(nJ,當(dāng)壓力、溫度一定時(K.),我們就可以根據(jù)上式算出系統(tǒng)的氣液兩相的摩爾數(shù)，以及每個組分在氣相或液相中所占有的比例Xi、Yi一—試算法。從上面的式子可以看出，要解方程首先要確定各組分的Ki值，Ki值為何呢？3、平衡常數(shù)Ki的求法一實(shí)驗(yàn)法所謂平衡常數(shù)K是指系統(tǒng)中某一組分（如i組分）在一定的壓力和溫度的條件下，氣液兩相處于平衡時，該組分在氣相中和液相中的分配比例。在數(shù)值上，平衡常數(shù)等于該組分在氣相和液相中摩爾分?jǐn)?shù)的比值。對于已知組成的系統(tǒng)，在各種不同的氣液平衡條件下，分別測出液相和氣相中各組分的摩爾分?jǐn)?shù)，然后由算出其平衡常數(shù)，然后將實(shí)驗(yàn)所得出的資料進(jìn)行整理，并對組成混合物的每一組分都畫成等溫條件下的IgK?IgP關(guān)系曲線，如圖所示：由圖可見：a.在低壓情況下，每條曲線的斜率幾乎都等于T。b.每一條曲線與K=l.。相交處的壓力等于該曲線所代表的組分在給定溫度下的蒸汽壓，這一點(diǎn)同學(xué)們可以選一張圖牌查的試一試，以加深印象。c.除了甲烷之外，每一曲線隨壓力增加平衡常數(shù)減小，壓力增到某一值時，平衡常數(shù)有最小值，然后又隨壓力增大而增大。d.在較高壓力時，每一條曲線都有收斂于平衡常數(shù)等于L0的趨勢。平衡常數(shù)收斂于1時的壓力稱之為|收斂壓力e.如果給定溫度就是混合物的臨界溫度，每一條曲線確實(shí)可以收斂為L0,且收斂壓力即為該混合物的臨界壓力。f.如果給定的溫度是不包括臨界溫度的任何一個溫度，那么，當(dāng)壓力變化到某壓力時（泡點(diǎn)壓力或露點(diǎn)壓力），系統(tǒng)則會出線單相（氣相或液相），單相區(qū)其平衡常數(shù)的定義不成立了，這時，如果人為地按這些曲線的變化趨勢外推到平衡常數(shù)為1.0的某一匯聚點(diǎn)，這時這個點(diǎn)所對應(yīng)的壓力值是虛擬的收斂壓力值，稱之為視收斂壓力。但是當(dāng)油氣系統(tǒng)的組成發(fā)生變化時，其圖版所對應(yīng)的收斂壓力也會隨之發(fā)生變化，由此表明：油氣系統(tǒng)的平衡常數(shù)應(yīng)該是壓力、溫度和組成的函數(shù)，而組成對平衡常數(shù)帶來的差異可以用收斂壓力的不同加以描述。美國天然氣協(xié)會發(fā)表了一套IgK?IgP曲線，其收斂壓力分別為42、56、70、210、280、350、700和MOOkg/cn?（即2000psi）的a?的平衡常數(shù)圖版供人們查用。平衡常數(shù)Ki的求法：(1)、假設(shè)一個收斂壓力(2)、根據(jù)收斂壓力選定一組圖版(3)、根據(jù)壓力和溫度查圖版得到Ki收斂壓力的計算：a.首先假設(shè)一個收斂壓力，并根據(jù)這個壓力選出一組查K值的圖版。b.根據(jù)所給的溫度、壓力和混合物的組成所選取的一組圖版中查出及值。c.根據(jù)相態(tài)方程計算給定條件下的氣、液組成，即求人值、%值。d.將計算的混合物視為由C和C2?C7,所組成的二元體系。e.將各組分的體積或摩爾組成換算成重量組成，即將山?gi值。f.查出較重組分(C2?C7,)的臨界溫度和平衡臨界壓力O重量平衡臨界溫度1=￡gK1=2重量平衡臨界壓力N=￡gtPc,i=2h.在雙組份臨界點(diǎn)軌跡曲線圖上，把片和1標(biāo)準(zhǔn)上，得出一個假想較重組分的臨界點(diǎn),參照該點(diǎn)鄰近臨界點(diǎn)與最輕組分a臨界點(diǎn)所連軌跡之走向，在假想較重組分臨界點(diǎn)與最輕組分臨界點(diǎn)之間通一條臨界點(diǎn)軌跡曲線，即為假想的雙組分系統(tǒng)的臨界點(diǎn)軌跡線。i.根據(jù)所給溫度，在臨界點(diǎn)軌跡線上求出收斂壓力值，如所求得值與假設(shè)值相等，即第一次假設(shè)的收斂壓力為所求。不相等時，則應(yīng)得這次所計算出的收斂壓力做為第二次試算的新的收斂壓力，重復(fù)上面的計算，直到假設(shè)值與所計算出的值相近為止。(四)、相態(tài)方程的應(yīng)用1、計算泡點(diǎn)壓力Pb泡點(diǎn)方程：Ng-。 Nl-1(N=l)m mnV mYy；=y—=ynjKj=1h 白l+(K「l)Ng￡''m=Zn四=1i=l2、計算露點(diǎn)壓力Pd露點(diǎn)方程：Nl-01一1 (N=l)mm n m口A】k「(K；K)Nl一盆T，含=1

i=l、3、計算油氣分離(1)、單級脫氣計算座媒體展示)(2)、多級脫氣計算座媒體展示)4、計算相圖A、溫度等于臨界溫度時，相圖的計算：a.根據(jù)系統(tǒng)的組成，計算混合物的臨界溫度，這樣便可以得到臨界等溫線，如圖C—D線。b.根據(jù)系統(tǒng)組成，計算臨界壓力，那么臨界狀態(tài)點(diǎn)C即可確定。C.令計算的臨界壓力等于該系統(tǒng)的收斂壓力（因?yàn)門=TC,所以收斂壓力不必反復(fù)試算），根據(jù)這個收斂壓力選出合適的圖版，假定不同壓力（P<Pc）試算Z?，若Z9=LO,則所假定壓力即為臨界溫度下的露點(diǎn)壓力，即圖中D點(diǎn)，試算方法與前面介紹的如何用露點(diǎn)方程計算露點(diǎn)壓力相同。B、溫度i§）于臨界溫度時相圖的計算當(dāng)溫度高于臨界溫度之后，泡點(diǎn)線不存在，但是，在一條等溫線上卻存在兩個露點(diǎn)，即有兩個壓力條件下所對應(yīng)的&滿足露點(diǎn)方程2?=1.0a.任意假定一個溫度T“>Tc。b.對要確定的兩個露點(diǎn)設(shè)一收斂壓力片c.根據(jù)收斂壓力尸：選出平衡常數(shù)圖版組d.假設(shè)兩個壓力P,根據(jù)該壓力P和所設(shè)溫度L確定出各組分的平衡常數(shù)Ki,（兩組）e.對高壓和低壓兩種情況，分別試算￡鼠，改變所設(shè)壓力P,（注意，K,也相應(yīng)改變），直到兩上壓力（高壓、低壓）均滿足露點(diǎn)方程為止，那么試算的能滿足露點(diǎn)方程的較高壓力即為上露點(diǎn)壓力、PdH上，較低壓力即為下露點(diǎn)壓力PdH下。f.用我們前面所講過的方法來計算兩種情況下的收斂壓力Pw,（見大家的筆記），g.比較前面假設(shè)的尸：和由上步計算出來的Pw,若Pw=p:,那么，這兩個露點(diǎn)壓力就是正確的，否則應(yīng)假設(shè)新?lián)c(diǎn)斂壓力年=Pw,重復(fù)上面的計算，直到所假設(shè)的收斂壓力約等于的收斂壓力為止。這就是說：任何一個收斂壓力之下，都存在兩個壓力（在Th下）滿足露點(diǎn)方程，但實(shí)際上只有收斂壓力等于系統(tǒng)的真實(shí)收斂壓力時，那兩個壓力才是真正所求溫度下的兩露點(diǎn)壓力。h.從上面的計算我們可以看出，當(dāng)假設(shè)不同的溫度重復(fù)上述步驟時，那么T>Tc區(qū)就可以給出了。C、低于臨界溫度下相圖的計算從相同中可以看出，當(dāng)溫度低于臨界溫度時，在等溫線上存在一"?泡點(diǎn)和一個露點(diǎn)，且Pb>Pga.任意選出一個溫度兀b.對泡點(diǎn)狀態(tài)假定一收斂壓力匕，（不考慮露點(diǎn)的原因是泡點(diǎn)壓力高于露點(diǎn)壓力，而我們說過，壓力減小，收斂壓力對平衡常數(shù)的影響越小。c.根據(jù)所設(shè)壓力收斂選出平衡常數(shù)圖版d.再假定兩個壓力（一高、一低），并根據(jù)這兩個壓力和溫度7從圖版中查出各組分的平衡常數(shù)％值（兩組）e.高壓狀態(tài)下的數(shù)據(jù)用石〃，儲驗(yàn)算，低壓情況下的數(shù)據(jù)用/=1￡個驗(yàn)算，直到所選的兩壓力條件下所對應(yīng)的數(shù)據(jù)（n.K,）均/=1&n . n滿足各自的方程Z〃,K=1（高壓數(shù)據(jù)），=1（低壓數(shù)據(jù)）為止，那么所選的高壓即為泡點(diǎn)壓力，低壓即為露點(diǎn)壓力。f.用前述方法計算出泡點(diǎn)狀態(tài)下的收斂壓力Pwg.若Pw=p：,則上面所求的泡點(diǎn)壓力和露點(diǎn)壓力即為該系統(tǒng)在I.條件下的泡點(diǎn)壓力和露點(diǎn)壓力，若PwHP；則應(yīng)重新設(shè)匕=Pw,重復(fù)上述計算，直到假設(shè)值等于計算值為止，只有在這種情況下，所計算出的Pd和R才屬實(shí)。同產(chǎn)面一樣，這說明在每一種收斂壓力之下，都有一個壓力滿足該條件下的泡點(diǎn)壓力和一個壓力滿足露點(diǎn)方程，但是若收斂壓力不為系統(tǒng)的真實(shí)收斂壓力，那所計算出來的Pd和R并非為該系統(tǒng)的真正泡點(diǎn)壓力和露點(diǎn)壓力（該溫度下），只有當(dāng)Pw等于系統(tǒng)真正的收斂壓力時方為所求。h.另行假設(shè)一個溫度北，重復(fù)上述計算，那么，相圖的外部輪廓便可以繪出了。D、等液量線的計算等液量線的繪制比較簡單a.任意假定一個溫度Tb.再假定其收斂壓力?：c.再高一個風(fēng)（5%,10%,25%,50%,75%等）d.再假設(shè)一個壓力Pe.根據(jù)所設(shè)的收斂壓力選出其平衡常數(shù)圖版f.根據(jù)所設(shè)的P、T在平衡常數(shù)圖版上找出各組分的平衡常數(shù)Ki值g.將所得數(shù)據(jù)小及、此、&代入相態(tài)方程中，JX降-(K,-T)Nl判斷是否為1,否則重新設(shè)P直到滿足相態(tài)方程為止，那么，滿足相態(tài)方程的壓力即為所求。h.用所得了液相組成x,進(jìn)行收斂壓力計算，若計算的Pw=P：,則P為所求，否則重新假設(shè)匕=Pw,重復(fù)計算，直至相等，這時根據(jù)所設(shè)的T、N,以及計算出的P,則可以在相圖內(nèi)標(biāo)出一點(diǎn)，然后重新假設(shè)一個N,重復(fù)計算，所以就可以得出等溫條件下的幾個點(diǎn)。改變溫度重復(fù)計算，又得一排點(diǎn)，最后把具有相同N.的點(diǎn)用虛線連接起來即為所求。五、教學(xué)后記通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，同學(xué)們掌握了油氣溶解和分離的物理過程,掌握了利用物質(zhì)平衡原理建立氣液相態(tài)方程的方法，對平衡常數(shù)和收斂壓力有了比較深刻的認(rèn)識，懂得了利用相態(tài)方程如何來計算油氣系統(tǒng)的泡點(diǎn)壓力、露點(diǎn)壓力、多級分離的計算以及相圖的計算過程和方法。六、教學(xué)參考書.何更生編.油層物理.石油工業(yè)出版社.洪世鐸編.油藏物理基礎(chǔ).石油工業(yè)出版社.秦積瞬、李愛芬主編.油層物理學(xué).石油大學(xué)出版社.羅摯譚編.油層物理.地質(zhì)出版社.威廉?麥凱恩編.石油流體性質(zhì).石油工業(yè)出版社.霍納波編.油藏相對滲透率.石油工業(yè)出版社七、復(fù)習(xí)思考題1、什么叫溶解度？影響因素有哪些？2、一次脫氣和多級脫氣的區(qū)別與聯(lián)系是什么？3、重組分的溶解曲線和分離曲線不相重合的原因是什么？4、實(shí)際油藏的油氣分離過程是怎樣的？第三節(jié)天然氣的高壓物性（4學(xué)時）一、教學(xué)目的了解天然氣的組成和分類方法，熟練掌握天然氣各種高壓物性參數(shù)的計算方法。了解對應(yīng)狀態(tài)原理的應(yīng)用。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1、天然氣各種高壓物性參數(shù)的計算2、對應(yīng)狀態(tài)原理的證明及應(yīng)用3、壓縮因子的物理意義教學(xué)難點(diǎn)1、對應(yīng)狀態(tài)原理的證明2、多組分體系壓縮系數(shù)的計算三、教法說明課堂講授并輔助以多媒體課件展示相關(guān)的數(shù)據(jù)和圖表四、教學(xué)內(nèi)容本節(jié)主要介紹六個方面的問題：一、天然氣的組成二、天然氣的分子量等參數(shù)三、天然氣的狀態(tài)方程四、天然氣的體積系數(shù)五、天然氣的壓縮系數(shù)六、天然氣的粘度(一)、天然氣的組成及分類1、天然氣的組成化學(xué)組成：天然氣就是指地下采出的可燃?xì)怏w的總稱，它是由多種氣體組成的一種混合物,其組成主要的妙類氣體,同時含有少量的非足類氣體,天然氣的組成通常采用氣相色譜儀進(jìn)行全分析來獲得，從化學(xué)角度來看，天然氣通常含有：(1)甲烷(>80勃、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷(少)、己烷、庚烷(2)峪硫醇、硫醛、C02,CO、N2,比0、He、Ar天然氣在地層中有三種存在形式：(1)以溶解狀態(tài)存在于原油中(2)以游離狀態(tài)存在于氣通部分(3)存在于氣層中天然氣的三種組成表示方法:(1)重量組成：g,=J=xlOO%X%/=!, ]7(2)體積組成：％=丁-x100%/=!(3)摩爾組成：X=-^xloo%￡n,2、天然氣的分類(1)、按礦藏分氣田氣：Cj>80% C2?C」不多 C5,甚微油田氣：(溶解氣、氣頂氣)C2含量高，3變化大20?97%凝析氣田氣：C：含量較多，CJ5?94%(2)、按組成分濕氣(富氣):C6*>100g/m3貧氣：C6'lO~-lOOg/m3干氣：C6'<10g/m!(3)、按含硫量分：凈氣:S<lg/m3酸氣:S>lg/m3(二)、天然氣的分子量及比重1、天然氣的分子量天然氣的視分子量：天然氣為一種由多種怪類和非妙類氣體組成的混合物，它沒有固定的分子式和分子量，人們?yōu)榱艘院笥嬎闵系姆奖?，特意給天然氣假想了一個分子量，稱為視分子量。(1)、定義：把在?！?760毫米汞柱，體積為22.4米3(升)的天然氣所具有的重量定義為該種天然氣的公斤(克)分子量。(2)、計算：m=XMi)Z=1nM=Z9,"，)1=1_1￡(g,/K)/=1注意：天然氣的組成不一樣，分子量不一樣；組成相同，比例不同，分子量也不同。2、天然氣的比重(1)、定義：在相同溫度和壓力下，天然氣的溫度與空氣的重度之比。(2)、計算：r ns=— S=%i.yJra i=lM~28.97天然氣的比重一般為0.5?0.7,個別情況大于1.0,天然氣的比重測量常采用上述的公式計算或采用比重瓶法直接測試。(三)、天然氣的狀態(tài)方程所謂狀態(tài)方程就是指描述氣體體積、壓力、溫度的關(guān)系表達(dá)式。(1)、理想氣體狀態(tài)方程式理想氣體狀態(tài)方程式為：PV=nRT式中：P—?dú)怏w的壓力，MPaV—P下氣體的體積，升T—絕對溫度，(273.15+°C)°KN—?dú)怏w摩爾數(shù)R—?dú)怏w常數(shù)理想氣體狀態(tài)方程式的適用條件：(1)氣體分子為無體積無質(zhì)量的質(zhì)點(diǎn)；(2)氣體分子之間無作用力(引力和斥力)真正的理想氣體是不存在的，但在高溫和低壓狀態(tài)下的氣體可以近似地看作理想氣體，這是因?yàn)樵诟邷氐蛪合?1)氣體分子間距大,分子間的作用力可以忽略不計；(2)氣體體積較大，氣體分子本身的體積可以忽略不計。(2)、實(shí)際氣體狀態(tài)方程式A、從理想氣體的假設(shè)入手范德華方程式：P+黃(V-nb)=nRTP+ (V-b)=RTV-\ 7a一一范德華常數(shù)b一一范德華常數(shù)壓力項(xiàng)的修正考慮的是分子引力因素，體積項(xiàng)的修正考慮的是分子體積因素。除范德華方程外，還有RK(Redlich-Kwong)狀態(tài)方程、SRK(Soave-Redlich-Kwong)狀態(tài)方程等，同學(xué)們可參閱有關(guān)文獻(xiàn)。B、實(shí)驗(yàn)法根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程式，對理想氣體狀態(tài)方程式直接進(jìn)行修正,修正后的狀態(tài)方程為：PV=ZnRT式中Z稱為壓縮因子，它反映了實(shí)際氣體與理想氣體的一切偏差。既考慮了分子作用力的存在，也考慮了氣體分子自身體積.引力因素使得真實(shí)氣體較理想氣體易于壓縮，而體積因素使得真實(shí)氣體較理想氣體難于壓縮，z值的大小則是這兩個因素影響的綜合體現(xiàn).Z=1時，氣體的引力因素和體積因素相等，但并不表示此時的真實(shí)氣體就是理想氣體.z>I時，氣體的引力因素〈體積因素，真實(shí)氣體較理想氣體難于壓縮.Z<1時，氣體的引力因素,體積因素，真實(shí)氣體較理想氣體易于壓縮.

由此可見，要運(yùn)用實(shí)際氣體狀態(tài)方程式進(jìn)行氣體狀態(tài)的計算，就先必須確定在兩種不同狀態(tài)下氣體的壓縮因子Zo那么，氣體的壓縮因子z如何求得呢？A、單組分體系一實(shí)驗(yàn)法（作圖）B、多組分體系一對應(yīng)狀態(tài)原理法對應(yīng)狀態(tài)原理如果兩種氣體處于對應(yīng)狀態(tài)，則這兩種氣體的所有內(nèi)涵性質(zhì)相同.（即與某種物質(zhì)量的多少無關(guān)的量,如壓縮因子,粘度等）對應(yīng)狀態(tài)如果兩種氣體的對比壓力和對比溫度相同,則這兩種氣體處于對應(yīng)狀態(tài).對比壓力 Pr=P/Pc Pc 臨界壓力對比溫度臨界狀態(tài)Tr=T/TcTc-臨界溫度對比溫度臨界狀態(tài)Tr=T/TcTc-臨界溫度當(dāng)某種物理的氣液界面消失時所對應(yīng)的溫度和壓力就稱為臨界溫度和臨界壓力.此時的物質(zhì)統(tǒng)稱為流體,而氣相和液相的性質(zhì)完全相同.常見氣體的臨界參數(shù)氣體分子式分子量臨界壓力(MPa)臨界溫度(K)甲烷CH416.04.64190.67乙烷C2H630.14.88303.50丙烷C3H844.14.26370.00正丁烷nC4H1058.13.79425.39C02C0244.017.38304.17H2SH2S34.09.00373.56N2N228.03.39126.11天然氣視臨界參數(shù)計算1公式法：「nppc=Xyipi=1Tpc=￡yJ.1=12查圖法：對應(yīng)狀態(tài)原理的證明由范德華方程式PP+2(V-b)=RT［V)在臨界點(diǎn)得,水平拐點(diǎn)gpav7Tca2P在臨界點(diǎn)得,水平拐點(diǎn)gpav7Tca2P

av1/Tc(坦］(坦］=_4_+至=0UvJTc(v-b)2V3(Mp］_2RTc6a1而［二(v-川一守二解方程組得解方程組得：囁=囁=匕=36

,r=8027%P=a/21b2PVTZcca=3a=3Pc-匕2b=-V3Zc=&3R￡8將所得的將所得的a、b值代入范德華方程中得:卜+邛V2卜+邛V2V.竺］38RMT3^7兩邊同除PcVc得(3P/2、P+-^-( .2J3.-■匕8TPc37c ~3Tc(Pr2Yv08T

_|_3( — l刀K人匕3j-3Tc(f+3/亡Xq一_L]=It由此可見，任何兩種氣體只要其對比壓力和對比溫度相等相口其I對比體積也相等,這就表明該兩種氣體處于對應(yīng)狀短zFRTPVPMTc_RTPCVCTc=PcV^(P/PjV/Vc)

RT。(T/Tc)rF-V~=z.—=—cT從上式可以看出:只要?dú)怏w的臨界壓縮因子Zc為一常數(shù),則當(dāng)兩種氣體的對比壓力和對比溫度相等時,它們的壓縮因子必相等.常見氣體的臨界壓縮因子氣體PcTcVcZc氮He2.265.30.05780.30氫h212.833.30.06500.305氧。250.10154.80.07800.307氮N33.5126.20.09010.297甲烷CHt45.8190.70.9900.290乙烷C2H650.0282.40.1240.268苯C6H648.6562.00.2600.274二氧化碳co272.9304.20.0940.274氨陽111.5405.60.0720.242從表中可以看出，盡管各種氣體的臨界參數(shù)Tc、Pc相差很大,但Zc相差極小,這說明用對應(yīng)狀態(tài)法求真實(shí)氣體壓縮因子完全滿足精度要求.天然氣壓縮因子的求解步驟1根據(jù)組成求Pc、Tc2由給出的P、T求Tr、Pr3根據(jù)Tr.Pr查天然氣壓縮因子圖版(3)天然氣壓縮因子的校正(A)反對壓縮因子的影響：埃勒爾茨等人研究了K對天然氣壓縮因子的影響后指出:如果天然氣中1的含量＜10%,那么按對應(yīng)狀態(tài)理論計算的該混合氣體的壓縮因子誤差＜1%；如果含量＞20%,誤差將＞3%這時建議采用下述方法來計算含此的天然氣的壓縮因子。(a)Za=yN2-ZN2+ -yN2)Zg式中：yN2天然氣中的摩爾分?jǐn)?shù);Zg——?dú)鈽又袥芑旌蠚獾膲嚎s因子，同前根據(jù)對應(yīng)狀態(tài)原理求得，值得注意的是，這時的妙類氣體的組成應(yīng)該重新折算到將整個妙類氣體視為100%時的摩爾組成，再根據(jù)新的組成來計算臨界參數(shù)，然后求得Z.值。Z"——氮?dú)獾膲嚎s系數(shù),可查?的壓縮因子圖版1(見多媒體)1。(b)計算含N的天然氣的真實(shí)壓縮系數(shù)z=c.z0C一一附加比校正系數(shù)，這個校正系數(shù)與天然氣中風(fēng)的含量有關(guān)。1(見多媒體)C()2對Z的影響z-co2,yco2+(1—yco2).zg斯坦丁指出：氣樣中C02的含量在2%以下時，用對應(yīng)狀態(tài)原理計算可得到滿意的結(jié)果。再次等又指出，如氣樣中CO,含量為蝴時，用對應(yīng)狀態(tài)原理所計算的Z值將產(chǎn)生5%的誤差，并建議：含C0?的天然氣的壓縮因子用下式計算：Za-yCO2'CO2+^^~yCO2)"^gZco2 C()2的壓縮因子，可以查圖。倘若天然氣中同時含有Z’Q、必那采用下式計算：Za=ZCO,YCO2+Yn—+(1-YcO2-Yn,)Zgz=cz,。二/"JZg—徑類氣體的壓縮因子H2s對Z的影響目前，關(guān)于H2s對Z的影響的資料甚少，研究的也不多。但對于H2s含量不多的天然氣可以直接將H2S的臨界參數(shù)參與混合計算來確定壓縮系數(shù)。對H?S含量較大的氣樣，建議采用實(shí)驗(yàn)室測量。對于比S和CO?含量很高的天然氣，那么就采用：q'=G-0.555也p':1的,工：”］町—（1_西TpC,PPc 氣樣校正前的視臨界系數(shù)，計算；T；、P；一一校正后的視臨界參數(shù)；B 在含和H2s的天然氣中，B=y〃2s￡一一視臨界溫度校正系數(shù)￡=/卜3，6）最后根據(jù)「二、來求尸、T,從而查出Z值。（四）、天然氣的體積系數(shù)1定義:氣體在地層條件下所具有的體積（游離態(tài)氣體，如氣頂氣、

氣層氣）與標(biāo)準(zhǔn)狀況下所占有體積的比值.（無單位）2計算：一go_ZnRT庶-PnR^

TPo

? zzT°P273+t

273P*Po一般情況下273+t

273P*Po3物理意義:反映了單位體積（標(biāo)況）的天然氣地層條件下所占有的體積。（五）、天然氣的壓縮系數(shù)1定義:壓力每改變一個單位（大氣壓）時，氣體體積的變化率.或：壓力改變一個單位（大氣壓）時，單位氣體體積的變化量.單位:l/MPa2計算：-1C= 8vl.apj（1）純組分體系氣體壓縮系數(shù)的求法c-1變_!__Ldz

g--VdP-p-ZdP（a）先求Z（b）求P、T對應(yīng)點(diǎn)處的生，這里要注意黑值的正負(fù)性。dP dP（2）多組分體系氣體壓縮系數(shù)的求法11C= PcPrZPcdPr_iridz一-p7P7-Z?dPririidz~C= gPc出ZdPr具體求法同前，只是求黑時要從天然氣壓縮因子圖版上求得,aP另外也可以根據(jù)P.、］，利用對應(yīng)狀態(tài)原理查圖求Cgr。CgF代(六)、天然氣的粘度1低壓下天然氣粘度的求法(1)公式計算法(2)查圖法一根據(jù)溫度和天然氣的比重查下圖2高壓下天然氣粘度的求法(1)根據(jù)天然氣的組成求出天然氣的比重，并根據(jù)所得比重(查圖)求出天然氣在一個大氣壓情況下的粘度.(2)根據(jù)天然氣的組成求天然氣的臨界壓力和臨界溫度.(3)求天然氣的對比壓力和對比溫度.(4)查下圖得升四|1=——x日］出五、教學(xué)后記通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，大多數(shù)同學(xué)掌握了天然氣的定義、分類方法,掌握了天然氣的分子量、比重的計算，能夠利用天然氣的狀態(tài)方程進(jìn)行不同狀態(tài)的計算，對對應(yīng)狀態(tài)原理有了深入的了解，并學(xué)會了利用該原理進(jìn)行壓縮因子、壓縮系數(shù)、粘度等高壓物性參數(shù)的計算。極少數(shù)沒懂的同學(xué)可以通過答疑解決。六、教學(xué)參考書.何更生編.油層物理.石油工業(yè)出版社.洪世鐸編.油藏物理基礎(chǔ).石油工業(yè)出版社.秦積瞬、李愛芬主編.油層物理學(xué).石油大學(xué)出版社.羅摯譚編.油層物理.地質(zhì)出版社.威廉?麥凱恩編.石油流體性質(zhì).石油工業(yè)出版社七、復(fù)習(xí)思考題1、天然氣壓縮因子的物理意義是什么？2、何謂對應(yīng)狀態(tài)原理？利用該原理可以計算天然氣的哪些高壓物性參數(shù)？3、壓縮因子、壓縮系數(shù)、體積系數(shù)的物理意義有何不同？4、天然氣在高壓下粘度的計算步驟是怎樣的？第四節(jié)地層原油的高壓物性（2學(xué)時）一、教學(xué)目的了解地層原油的化學(xué)組成和分類，熟練掌握原油各種高壓物性參數(shù)的定義、計算方法以及影響因素。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1、原油各種高壓物性參數(shù)的定義、計算和影響因素2、飽和壓力在分析原油高壓物性參數(shù)中的作用教學(xué)難點(diǎn)1、原油兩相體積系數(shù)的定義，兩相體積系數(shù)與其它物性參數(shù)之間關(guān)系的理解2、原油高壓物性參數(shù)的計算三、教法說明課堂講授并輔助以多媒體課件展示相關(guān)的數(shù)據(jù)和圖表四、教學(xué)內(nèi)容本節(jié)主要介紹五個方面的問題：一、原油的化學(xué)組成二、地層原油的溶解油氣比三、地層原油的體積系數(shù)四、地層原油的壓縮系數(shù)五、地層原油的粘度（一）、原油的化學(xué)組成和分類1、原油的化學(xué)組成：原油要是石蠟族烷足，環(huán)烷涇和芳香涇等不同足類以及各種氧、硫、氮的化合物所組成的復(fù)雜混合物。原油中的非怪類物質(zhì)對原油的性質(zhì)有著重大的影響。原油的化學(xué)組成不同是導(dǎo)致原油性質(zhì)不同和產(chǎn)生各種變化的內(nèi)因，而壓力、溫度才是引起原油性質(zhì)發(fā)生變化的外部條件。2、原油的分類：(1)、根據(jù)原油中的含硫量：少硫原油：S＜0.5%以下含硫原油：S＞0.5%以上我國的原油多屬于少硫原油(2)、根據(jù)原油中膠質(zhì)一瀝青質(zhì)的含量：少膠原油：膠質(zhì)、瀝青＜8%膠質(zhì)原油：膠質(zhì)、瀝青8?25%之間多質(zhì)原油：膠質(zhì)、瀝青＞25%我國的原油多屬于少膠原油或膠質(zhì)原油(3)、按原油中的含蠟量分：少蠟原油：含蠟量＜1%含蠟原油：含蠟量1?2%高含蠟原油：含蠟量＞2%我國各油田生產(chǎn)的原油含蠟量相差很大，有的屬于少蠟原油，但多數(shù)屬于高含蠟原油(4)、按族組成分：烷任原油烷一環(huán)烷族原油環(huán)烷一芳香族原油芳香族原油（二）、地層原油的溶解油氣比（solutiongas-oilratio）1、定義定義一：在油藏溫度和油藏壓力條件下，地層油中所溶解的氣量。定義二：單位體積的地面原油在油藏條件下所溶解的氣量，這種氣體體積是指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積。定義三：地層油在一定溫度和壓力下進(jìn)行脫氣，脫氣后計算為在該壓力下單位體積地面油所溶解天然氣的標(biāo)準(zhǔn)體積。溶解油氣比的單位：標(biāo)米3/米32、溶解油氣比的表示方法取壓力為P下的一個單元，其體積為Vf（地下體積），將這一單元到地面（標(biāo)況）進(jìn)行脫氣，脫氣后的原油體積為Vs,所得到的氣體體積為Vg標(biāo)米3,那么在壓力P下原油的溶解油氣比為：Vg 脫出氣體積，標(biāo)米Vs 地面原油體積，米3、溶解油氣比與壓力的關(guān)系7.90 12807.90 1280 17.70 22.60 27.50壓力（MPa）灌解氣油比與壓力的關(guān)系曲線ZC0S9LZR0S二ZS0S9(尸?、r?)±t?r%地P?Pb時，溶解油氣比與壓力無關(guān)P<Pb時，溶解油氣比隨著壓力的增大而增大這是因?yàn)樵趬毫π∮陲柡蛪毫r，隨著壓力的增加，氣體在原油中的溶解氣量也增中，當(dāng)壓力達(dá)到飽和壓力這一點(diǎn)后，氣體全部溶解于原油之中，這時當(dāng)壓力一步增加時，由于沒有氣體溶解于原油當(dāng)中所以其溶解油氣比值保持不變。地層油的溶解油氣比是一個十分重要的參數(shù)，它是通過實(shí)驗(yàn)室的脫氣過程獲得的。同一地層原油，因脫氣方式不同，所得到的溶解油氣比數(shù)值也不相同。石油工程師們使用的數(shù)值都是以一次脫氣所獲得的溶解油氣比值為準(zhǔn)。4、溶解油氣比與溶解度的區(qū)別天然氣在原油中的溶解度指的是原油在地層條件下溶解天然氣的能力，所以壓力越高，溶解氣的能力就越大，溶解的天然氣量也就越多。也就是說如果有足夠量的天然氣，那么隨著壓力的不斷增加，其溶解度也相應(yīng)增大，而且可以隨壓力無限增大。但是，溶解油氣比是指特定地層原油中實(shí)際溶解了多少天然氣。由于本身氣體的量受到限制，所以當(dāng)壓力超過飽和壓力之后，Rs就不再隨壓力而變化了，這時的溶解油氣比叫原始溶解油氣比，記為Rsi。（三）、地層原油的體積系數(shù)1、地層原油的單體積系數(shù)Bo（1）、定義定義一：原油在地下的體積（即地層油體積）與該體積的地層油在地面脫氣之后的體積之比。定義二：單位體積的地面原油在地下的體積。（2）、地層原油的單體積系數(shù)B。的表示方法取壓力為P下的一個單元，其體積為Vf（地下體積），將這一單元到地面（標(biāo)況）進(jìn)行脫氣，脫氣后的原油體積為Vs,所得到的氣體體積為Vg標(biāo)米3,那么在壓力P下原油的單體積系數(shù)Bo為：Vf 地層原油體積，米Vs 地面原油體積，米'（3）、原油的單體積系數(shù)B。與壓力的關(guān)系7.90 7.90 1280 17.70 22.60 27.50出力(MPa)原油體積系數(shù)與壓力的關(guān)系曲線rlj6?」8866」06:Lmeen96▼二66660.p>pb時，地層油以受壓縮為主，隨壓力的增加，地層油體積Vf縮小，故B。也減小。P<Pb時，隨著壓力的降低，溶解氣量減小，地層油體積Vf減小，故B。隨著壓力的降低而減小。P=Pb時，油中具有最大的溶解油氣比Rsi,體積系數(shù)B。最大。2、地層原油的兩相體積系數(shù)Bt(1)、定義油藏壓力低于飽和壓力時，在給定壓力下地層原油和其釋放出天然氣的總體積與它在地面脫氣后的體積之比。(2)、地層原油的兩相體積系數(shù)Bt的表示方法設(shè)定：Vfi—地層條件(P>Pb)下地層原油體積；V『一地層條件(P<Pb)下地層原油體積；Vfg—地層條件(P<Pb)下游離氣的體積;Vl-地層條件(P<Pb)下地層油Vf在地面條件下脫氣后脫氣油的體積;Vg地層條件(P<Pb)下地層油Vf在地面條件下脫氣后分離出的天然氣的體積；由此可見:Vfg=（Rsi-Rs）Vs-BgVf+VfgVsBt=—■—f（R.：—Re）,B（7VsBt=Bo+（Rsi-Rs）BgBg P壓力下天然氣的體積系數(shù)；Rsi一一原始地層壓力Pi下的溶解油氣比；Rs一一地層壓力P下的溶解油氣比。(3)、地層原油的兩相體積系數(shù)Bt與壓力的關(guān)系7.90 7.90 1280 17.70 2260 27.50壓力(《pa兩相體積系數(shù)與壓力的關(guān)系曲線00800900。8ZP<Pb時，存在兩相體積系數(shù)，目兩相體積系數(shù)Bt隨著壓力的降低而迅速增加;P=Pt（時，Rsi=Rs,Vfg=O,Bt=Bob,Bt為最小值；P>Pb時，Rsi=Rs,Vfg=O,Bt=B0;P=0.1MPa時，Rs=0,Bg=1,Bt=1+Rsi為最大值。體積系數(shù)Bo最大。3、地層原油的收縮率Eo除了可用體積系數(shù)表示地層油脫氣后體積變化的大小外，還可以采用收縮率這一概念。收縮率一-指每立方米的地層原油采到地面后，經(jīng)過脫氣而發(fā)生體積收縮的百分?jǐn)?shù)，即：Eft=f-sxl00%Vf=^2jdxl00%BoEo一一地下原油的收縮率（四）、地層原油的壓縮系數(shù)1、定義指在等溫條件下，單位體積地層原油體積隨壓力的變化率。2、地層原油的壓縮系數(shù)Co的表示方法C 1[*]一1AVof油藏壓力P與飽和壓力Pb之間的平均壓縮系數(shù)為：c=1V'-Vf= 1B°b-B。=1B°b-B?！鉜fPb-P BoPb-PBoP-Pb3、原油的壓縮系數(shù)C。與壓力的關(guān)系790 1280 17.70 2260仄力(MPa)摩油壓縮系數(shù)與壓力的關(guān)系曲線通常情況下,地面原油的等溫壓縮系數(shù)數(shù)值在(4?7)*10-4MPa<地層原油的等溫壓縮系數(shù)數(shù)值在(10?140)*lO-4MPa-1o(五)、地層原油的粘度(viscosity)1、定義FduT=R歹H原油的粘度。2、影響原油粘度的因素(1)、原油的化學(xué)組成原油的化學(xué)組成是影響原油粘度的內(nèi)在因素，原油中重任、非任含量，即各種足類的氮、氧、硫化合物(也就是原油中膠質(zhì)一瀝青質(zhì))含量多，就增大了液層分子的內(nèi)摩擦力，從而使石油的粘度增大，甚至出現(xiàn)非牛頓流體的粘滯特性。(2)、溫度地層油粘度隨溫度增加而降低，因?yàn)闇囟仍黾?，液體分子運(yùn)動速度增加，液體分子引力減少，因而粘度降低。熱力采油法提高石油采收率的主要機(jī)理就是以增高溫度能大幅度降低原油粘度為基礎(chǔ)來提高原油的流動能力的。(3)、壓力地層油的粘度與壓力的關(guān)系以飽和壓力為分界線，低于飽和壓力時，粘度隨壓力增加而降低，高于飽和壓力時，隨壓力增高而增大。(4)、溶解油氣比隨著原油中溶解氣量的增加，液層的內(nèi)摩擦力減小，粘度隨之降低。五、教學(xué)后記通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，多數(shù)同學(xué)掌握了原油的分類；掌握了原油高壓物性參數(shù)如溶解油氣比、單相體積系數(shù)、兩相體積系數(shù)、壓縮系數(shù)和粘度的定義、計算方法以及影響它們變化的各種因素。通過課堂練習(xí)，使大家對流體的PVT實(shí)驗(yàn)有了一個理性的認(rèn)識，對原油的高壓物性參數(shù)的計算有了更深刻的理解，從完成的課堂練習(xí)來看，絕大多數(shù)同學(xué)對本節(jié)的內(nèi)容掌握得較好，達(dá)到了較為理想的效果。六、教學(xué)參考書.何更生編.油層物理.石油工業(yè)出版社.洪世鐸編.油藏物理基礎(chǔ).石油工業(yè)出版社.秦積瞬、李愛芬主編.油層物理學(xué).石油大學(xué)出版社.羅摯譚編.油層物理.地質(zhì)出版社.威廉?麥凱恩編.石油流體性質(zhì).石油工業(yè)出版社七、復(fù)習(xí)思考題1、何謂地層油的溶解油氣比？影響因素有哪些？2、何謂地層油的飽和壓力？影響因素有哪些？3、飽和壓力在分析原油高壓物性時有何意義？第五節(jié)地層水的高壓物性（2學(xué)時）一、教學(xué)目的了解地層水的化學(xué)組成和分類，熟練掌握礦化度的定義、地層水水型的判別方法，了解地層水高壓物性參數(shù)的計算方法和影響因素。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1、礦化度的定義2、地層水水型的判別方法3,影響地層水高壓物性參數(shù)的主要因素教學(xué)難點(diǎn)1、地層水水型的判斷2,原油高壓物性參數(shù)的計算三、教法說明課堂講授并輔助以多媒體課件展示相關(guān)的數(shù)據(jù)和圖表四、教學(xué)內(nèi)容本節(jié)主要介紹五個方面的問題：一、研究地層水的意義二、地層水的存在形式三、地層水的化學(xué)組成及分類四、地層水的高壓物性（一）、研究地層水的意義1、地層水的定義:地層水實(shí)際上是油層水（與油同層）和外來水（與油不同層）的總、稱。它總是不同程度地伴隨石油儲集而同時存在。2、研究地層水的意義：①、分析油井出水和油層污染的原因②、分析天然水驅(qū)的洗油能力③、判別邊水的流向④、判斷斷塊油藏的連通性⑤、選擇油田注入水的水源⑥、改善水驅(qū)油效果中添加劑的選取等（二）、地層水的存在形式①、束縛水：不能流動，沒有驅(qū)油的作用②、邊水：可流動，有驅(qū)流作用③、底水：可流動，有驅(qū)流作用④、夾層水：可流動，無驅(qū)油作用⑤、共存水：可流動，有驅(qū)油能力⑥、注入水：可流動，有驅(qū)油能力（三）、地層水的化學(xué)組成及分類1、地層水的化學(xué)組成由于地層水長期與儲油巖石、原油和膠結(jié)物接觸，所以地層水的化學(xué)成份與地面水完全不同，一般來說，地層水中含有林當(dāng)多的金屬鹽類、少量氣體、微量元素及有機(jī)酸。即：金屬鹽類：K、Na、Ca、Mg鹽類氣體：H2S、C02、。2烷涇等微量元素：碘、溪、鋰等有機(jī)酸：環(huán)烷酸、脂肪酸地層水中含（無機(jī)）鹽濃度的大小通常用機(jī)化度（sali而71來表示，單位為rng/L或PPMO盡管不同油層水的礦化度差別很大，但礦化度高是油田水的最大特點(diǎn)。最高可達(dá)30萬毫克/升。梗度（hardnes而:地層水中鈣、鎂等一價溶解鹽離子的含量。2、地層水分類地層水中的陽離子通常是Na\K+、Ca+\Mg++,陰離子為Cl\SO4二HCO3\CO3=,根據(jù)水中主要離子的當(dāng)量比，可以將水分為以下四種類型：NaHCCh乳大陸環(huán)境條件下形成的水，油田中分布很廣，含油的良好標(biāo)志Na2s。4型：大陸沖刷環(huán)境條件下形成的水，環(huán)境封閉性差，不利于油氣聚集和保存MgCL型：海洋環(huán)境下形成的水，多存在于油、氣田內(nèi)部CaCL型：代表深層封閉構(gòu)造環(huán)境下形成的水，封閉性好，利用油氣的聚集和保存，是含油氣良好的標(biāo)志。經(jīng)驗(yàn)證明，地層水多為NaHCCh和CaCL型兩種，且油層越深,含CaCI2型水的可能性越大，地面水則以Na2s。4型為多。3、地層水水型的判別方法-一蘇林分類法（1）、將各離子的含量（mg/L）換算成當(dāng)量濃度，即用每種離子的當(dāng)量去除該離子的含量，當(dāng)量=原子量/化合價。（2）、根據(jù)水中正、負(fù)離子化合順序判斷水型I水型：I水中某種化合物出現(xiàn)的趨勢。YANGTZEUNIVERSITY離子化合物順序示意圖石油工程學(xué)院 學(xué)石油受石油但如果地層水中同時含有大、Na*兩種離子時，由于它們很難分開所以往往將其一塊考慮，這時，它們的百分毫克當(dāng)量應(yīng)該采用X負(fù)來求。（四）、地層水高壓物性1、天然氣在地層水中的溶解度Rs在地層壓力、溫度條件下,單位體積地面水所溶解的天然氣體積。單位為（標(biāo)）米3/米\天然氣在地層水中的溶解度主要取決于壓力和礦化度，溫度影響較小。2、地層水的體積系數(shù)Bw地層水的體積系數(shù)Bw是指在地層壓力、溫度條件下，地層水的體積與其在地面條件下的體積之比。▼WS由于受含鹽的影響，地層水中溶解氣量很少，所以地層水體積同地面水的體積相差極小，所以Bw可近似地看作1。3、地層水的壓縮系數(shù)Cw地層水的壓縮系數(shù)定義為單位體積地層水體積隨壓力的變化率。通常地層水的等溫壓縮系數(shù)數(shù)值在(3.7-5.0)*lO-4MPa-1o在不同的溫度、壓力區(qū)間上，其數(shù)值不同。(五)、地層水的粘度(viscosity)地層水的粘度定義同原油相同，它主要受溫度的影響，幾乎與壓力無關(guān)，Rs因?yàn)楹苄?，所以溶解氣對水的粘度影響不大。水中含鹽度越高，其粘度也越大。五、教學(xué)后記通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，同學(xué)們掌握了地層水的化學(xué)組成和分類，熟悉了地層水的水型判別方法，同時對地層水高壓物性參數(shù)的主要影響因素也有了比較清楚的認(rèn)識。六、教學(xué)參考書.何更生編.油層物理.石油工業(yè)出版社.洪世鐸編.油藏物理基礎(chǔ).石油工業(yè)出版社.秦積瞬、李愛芬主編.油層物理學(xué).石油大學(xué)出版社.羅摯譚編.油層物理.地質(zhì)出版社.威廉?麥凱恩編.石油流體性質(zhì).石油工業(yè)出版社七、復(fù)習(xí)思考題1、當(dāng)?shù)貙铀型瑫r含有K+、Na+兩種離子時，其百分毫克當(dāng)量怎樣計算？2、影響地層水高壓物性參數(shù)的主要因素各是什么？第六節(jié)油藏物質(zhì)平衡方程簡介（2學(xué)時）一、教學(xué)目的了解油藏物質(zhì)平衡原理，熟練掌握流體高壓物性參數(shù)的應(yīng)用。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1、油藏物質(zhì)的定義2、物質(zhì)平衡方程式的推導(dǎo)教學(xué)難點(diǎn)1、物質(zhì)平衡方程式的推導(dǎo)三、教法說明課堂講授并輔助以多媒體課件展示相關(guān)的數(shù)據(jù)和圖表四、教學(xué)內(nèi)容本節(jié)主要介紹五個方面的問題：一、油藏物質(zhì)平衡概念二、物質(zhì)平衡方程式的推導(dǎo)三、物質(zhì)平衡方程式的簡化四、物質(zhì)平衡方程式的分析（一）、油藏物質(zhì)平衡概念所謂物質(zhì)平衡就是指:在油田開發(fā)階段的某一時期流體的采出量加上剩余的儲存量等于流體的原始儲量。即物質(zhì)守恒定律，它具有三大特點(diǎn)，即：地下平衡體積平衡累積平衡（二）、物質(zhì)平衡方程式的推導(dǎo)1、幾個假定①、孔隙介質(zhì)的孔隙度與壓降無關(guān)，即在壓力發(fā)生變化時，孔隙度不發(fā)生變化。②、氣體在水中溶解度很小，在此可以忽略不計③、油氣兩相在任一壓力下均能在瞬間達(dá)到平衡④、油藏溫度在整個開發(fā)過程中始終保持不變2、符號說明N——原始儲油量，標(biāo)米3G——原始儲氣量，標(biāo)米3Rsi——原始溶解油氣比，標(biāo)米3/米3Np 累積采油量，標(biāo)米3Rp——累積平均生產(chǎn)油氣比，標(biāo)米3/米3Rs 油藏壓力降為P時的溶解油氣比，標(biāo)米3/米3W一在油壓力降至P時，侵入油帶的水量，標(biāo)米3Wp一累積產(chǎn)水量，標(biāo)米3m=}——原始?xì)忭斎莘e與油帶容積之比值Boi——原始條件下地層油的體積系數(shù)Bo—壓力降為P時地層油的體積系數(shù)Bgi——原始油藏壓力下氣體的體積系數(shù)Bg一在壓力為P時氣體的體積系數(shù)Boi——原始油藏壓力下油氣兩相體積系數(shù)Bt一在壓力為P時地層油氣兩相體積系數(shù)Bw一在壓力為P時地層水的體積系數(shù)3、方程式的推導(dǎo)油藏中原始儲氣量H采出氣量l+te余在地下氣量原始?xì)忭敋饬縄幅始溶解氣量卜質(zhì)量」生產(chǎn)油氣比庵!1余氣頂氣量卜

剩余溶氣量①、原始?xì)忭敋饬?mNBoi/Bg②、原始溶解氣量=N-Rsi③、采出氣量=Rp?Np④、剩余氣頂氣量=[(m+1)NBoi-(N-Np>Bo-(W-Wp)Bw]/Bg

⑤、剩余溶解氣量=(N-Np>Rs照+煙=%烏+(心\人+"01卜%—(N—NpM-(w』區(qū)Bg化簡得：N=MB。一區(qū)―Rp)B』IBgiJ(三)、物質(zhì)平衡方程式的簡化1、封閉性的彈性驅(qū)動油藏：即無邊底水，無氣頂m=0,W=0,Wp=0,Rsi=Rp方程簡化為：N=2。Bo-Boi2、有邊底水、無氣頂?shù)牡惋柡陀筒豰=0,Rp=Rsi=Rs(P>Pb)NpB°-(w-叫風(fēng)-Bo-Boi3、有氣頂、無邊底水的飽和油藏W=0,Wp=0n_凈帆―(Rsi-Rp)Bg]

一 Bg-BBt-B(i+mBti4、溶解氣驅(qū)(無邊底水)m=0,W=WP=ONpL-R-Rp,』Bt-BBt-Bti（四）、物質(zhì)平衡方程式的分析1、參數(shù)歸類平衡方程式所用的參數(shù)可歸納為三種類型：①、開發(fā)動態(tài)數(shù)據(jù)，即生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)Np、Wp、Rp②、油藏物性參數(shù)B。、Boi、Bgi,Bg、Rs、Rsi、Bw,Bti,Bt③、未知數(shù)N、m、W所以要應(yīng)用物質(zhì)平衡方程就必須搞好生產(chǎn)統(tǒng)計資料，認(rèn)真測定各項(xiàng)高壓物性參數(shù)，并進(jìn)行勻整處理。但是方程中含有N、m、W三個未知數(shù)，所以要解這個方程還得附加一個方程，一般講，m可以通過測井來確定，所剩下的N、W可以借助于最小二乘法解不同時期的平衡方程式組而得。2、對平衡方程式的評價優(yōu)點(diǎn)：①、可以加避油層非均質(zhì)和多相滲流計算的困難②、可以預(yù)測油層壓力及采收率③、計算簡單缺點(diǎn)：由于物質(zhì)平衡方程式的導(dǎo)出是建立在前面的幾個假設(shè)條件之上的，而實(shí)際情況并非如此，所以這樣就會產(chǎn)生一些誤差，主要表現(xiàn)在：①、相平衡在油藏中不易迅速達(dá)到②、PVT數(shù)據(jù)中的脫氣過程不能完全反映出油層、井及分離器內(nèi)的實(shí)際脫氣過程③、地層的平衡壓力難確定，特別是厚油層、傾斜地層、非均質(zhì)、稠油油藏更是如此④、實(shí)際油藏中因?yàn)榇嬖谟杏退^渡帶，所以油水艱難劃分，所以m的取值也有困難⑤、Np、Rp、Wp不易精確測得。五、教學(xué)后記通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，同學(xué)們掌握了物質(zhì)平衡的基本概念，方程式的推導(dǎo)方法與技巧，為今后油藏工程課的學(xué)習(xí)打下了較好的基礎(chǔ)。六、教學(xué)參考書.何更生編.油層物理.石油工業(yè)出版社.洪世鐸編.油藏物理基礎(chǔ).石油工業(yè)出版社3,秦積瞬、李愛芬主編.油層物理學(xué).石油大學(xué)出版社.羅摯譚編.油層物理.地質(zhì)出版社.威廉?麥凱恩編.石油流體性質(zhì).石油工業(yè)出版社七、復(fù)習(xí)思考題1、以油為研究對象推導(dǎo)油藏的物質(zhì)平衡方程式。第二章:儲

層巖石的物理性質(zhì)（12學(xué)時）第一節(jié)儲層巖石的骨架性質(zhì)（2學(xué)時）一、教學(xué)目的掌握巖石粒度組成的定義、分析方法、表示方法;巖石比面的定義、表示方法和確定方法。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1、粒度的分析方法2、比面的表示方法。教學(xué)難點(diǎn)1、粒度的分析方法2、比面的表示方法。三、教法說明課堂講授并輔助以多媒體課件展示相關(guān)的數(shù)據(jù)和圖表四、教學(xué)內(nèi)容本節(jié)主要介紹兩個方面的問題：一、巖石的粒度組成二、巖石的比面（一）、巖石的粒度組成一、砂巖的粒度組成1、定義所謂粒度組成是指構(gòu)成巖石的各種大小不同的顆粒含量，常以百分?jǐn)?shù)表示。2,分析方法分析砂巖粒度組成的方法有兩種：篩析法沉降法①篩析法所為篩析故名思意即為用成套篩子進(jìn)行分析，這種方法適用于砂巖顆粒直徑大小o.05mm以上的情況。篩析法所用篩子的孔眼是各不相同的，通常是以曬或用每對長度上篩網(wǎng)孔數(shù)（即稱為目或號）兩種方法來表示的。值得注意的是：成套篩子其孔眼大小的規(guī)定有一定的規(guī)律，相鄰兩個孔徑大小相關(guān)狀或通常，一套篩子共25級，人們可以根據(jù)不同要求任意將其中的若干級加以組合使用。②沉降法上面我們所介紹的篩析法一般只能用于＞0.05mm的粒徑范圍，對于＜0.05顆粒，如果還要進(jìn)行顆粒分類，那么只有用沉降法，所以說篩析法用于砂巖、沉降法用于細(xì)砂巖和粉砂巖。沉降法是根據(jù)斯托克斯定律，測量巖樣顆粒在液體中的沉降速度。其公式為：式中：d——顆粒直徑r一一液體的運(yùn)動粘度M 液體的動力粘度P1 顆粒的密度P 液體的密度V一一顆粒（直徑為d）在密度為。的液體中的下降速度g 重力加速度從上式可以看出：如果選中了液體，。和r（M）便為已知，顆粒密度可用比重瓶測得，因此，只要知道了顆粒在液體中的下降速度V,便可求得相應(yīng)的顆粒直徑及其含量，其方法是：將篩析的<0.05mm的顆粒取1一2克，放入量管中，加入已知密度Pi和V的液體，充分?jǐn)嚢枋诡w粒完全溶于液體中，然后停止攪拌,同時記時，用吸管吸出已知深度（任意確定）的含砂液體，這時在已繪制的d-p-h-t表上可以查出d來。當(dāng)d<0.03mm時，則要用沉降天平來測量。當(dāng)d<0.0015mm時，則需用光學(xué)法③另外還有一種分析方法就是落片分析法附：斯尼克斯公式的推導(dǎo)：如圖所示，當(dāng)顆粒M在液體中勻速下沉?xí)r，有：G=F浮+F阻P （經(jīng)驗(yàn)公式）式中：P 液體的密度V——顆粒下降速度A一一顆粒在運(yùn)動方向上的投影面積F阻一一顆粒在密度為P的液體中下沉?xí)r所遇到的阻力。C,.一一阻力系數(shù)，與雷諾數(shù)有關(guān)

24ApVD

M24MpVD（D一一顆粒直徑）24MpVDV24ApVD

M24MpVD（D一一顆粒直徑）24MpVD-Pn-D1=3nDMV24又6 .0.g6gA3。11-gA3。11-6-D3pg+3DMr3DMV=^Di(pi-p)g6-夕)=黑-16-1］得證18A/ 18rlp)這個公式的使用條件：?V=const②顆粒與介質(zhì)之間無滑動下表就是兩個樣品的粒度分析結(jié)果:百2乂0.42-0.2970.297-0.2100.210-0.1490.149-0.0740.074-0.050.05-0.01<0.0112.684.466.5270.810.401.483.820.441.923.4667.0211.2813.83.36由于用這種表格來表示粒度分析結(jié)果比較麻煩而且也不直觀，所以人們通常還采用圖表表示法，這種表示法具有一定最顯著的特點(diǎn)就是我對巖石顆粒的均勻程度，以及顆粒大小的分布特征可以一目了然,圖表表示法一般有兩種：①粒度組成分布曲線②粒度組成累積曲線從上面的這兩條曲線我們很容易看出，在百含量圖中，每一粒級構(gòu)成一個矩形，矩形的底為這一粒級中顆粒的最大或最小尺寸之差，而矩形的高則表示這一粒級在巖石中的百分含量，很顯然，分布曲線（如線）的寬窄與高矮直接反映了砂巖顆粒的均勻程度，波峰越高而窄則表示該巖樣顆粒越均勻。根據(jù)累積百分含量曲線同樣也可以判斷巖樣顆粒的分選程度，顯然，累積曲線越陡，粒度組成越均勻，如果累積曲線平緩，則表示砂巖顆粒越不均勻。為了描述巖石顆粒組成的均勻性或不均勻性，通常用分選系數(shù)S或不均勻系統(tǒng)來表示。所謂分選系統(tǒng)和不均勻系數(shù)實(shí)際上就是指累積百分?jǐn)?shù)為兩個值時所對應(yīng)的顆粒直徑的比值，其中，分選系數(shù)5=個d75一一累積百分含量為75%時所對應(yīng)的顆粒直徑d25一一累積百分含量為25%時所對應(yīng)的顆粒直徑S=L0—2.5 分選好S=2.S=2.—4.5S=>4.5分選差所以S越接近于1.0其分選性越好不均勻系數(shù)。=今“10d60一一累積百分?jǐn)?shù)為60%時所對應(yīng)的顆粒直徑d25一一累積百分?jǐn)?shù)為10%時所對應(yīng)的顆粒直徑很顯然，C越接近于1.0表示粒度組成越均勻均質(zhì)砂巖C<5一般油層C=L2—20除此之外,還常以dg即累積百分比為50%時所對應(yīng)的顆粒直徑來表示其平均直徑。值得提大家注意的是：由于我們所介紹的篩析法及其沉降法所得到的顆粒直徑只能是一個范圍（如前面的表格和柱狀圖所示），所以如果要求其平均直徑則應(yīng)該根據(jù)正式進(jìn)行計算：二邛…]d214d2J%、d2相鄰兩篩網(wǎng)的孔眼大小d一—兩孔眼間的平均直徑（二）、巖石的比面含油砂巖的顆粒分散程度不僅可以用巖石的粒度組成表示，同時也可以用與粒度組成密切相關(guān)的比面來表示。1、定義所謂比面是指單位體積的巖石內(nèi)顆粒的部表面積，或者是：單位體積巖石內(nèi)總孔隙的內(nèi)表面積。單位：cm2/cm3m2/m3mm2/mm3由于砂巖的顆粒很小，而且分散度大，它的比面就較大的。很顯然，巖石中細(xì)顆粒愈高，它的比面就愈大，反之就愈小，例如，當(dāng)把組成巖石的顆粒都看成是園球形時，有：粗砂巖(1-0.5mm) <950cm2/cm3細(xì)砂巖(0.25—0.125) 950—2300cm2/cm3粉砂巖(0.0625—0.0039) >2300cm7cm3所以，我們可以看出，砂巖的比面是很大的，而且它的大小，對流體在巖石孔隙中的流動具有明顯的影響，如表面現(xiàn)象、吸附、流動阻力等，這就是我們要討論比面的原因。2、表示方法比面通常有三種表示方法，即①Sq②S產(chǎn)金③W式中：A一一巖石的總內(nèi)表面積Vf—巖石的外觀體積(視體積)Vp——巖石的孔隙體積V.一一巖石的顆粒體積（骨架體積）三者存在下列關(guān)系：S=M=Q-怖Sy3、比面的確定方法確定砂巖比面的方法有很多，不過通常都是采用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)法和其它參數(shù)估算法。①根據(jù)粒度組成估算巖石的比面A、設(shè)多孔巖石是由等半徑的球形顆粒所組成，則每一粒砂子的表面積A=4ttt2每一粒砂子的體積V=-7U-33如果單位體積巖石中，孔隙總體積為則該巖石中顆粒所占體積為：Vs=l-0那么單位體積內(nèi)巖石的顆?？倲?shù)為V4單位體積中巖石顆?？偙砻娣e應(yīng)為S=N/134…羽也業(yè)4nr rd式中：d 砂粒的直徑s 比面（P 孔隙率B、如果砂巖顆粒為非等直徑，則要進(jìn)行粒度分析設(shè)粒度組成分析資料如下粒徑為4'—4"重量百分?jǐn)?shù)占G,%粒徑為W一班重量百分?jǐn)?shù)占G2%粒徑為%一"；重量百分?jǐn)?shù)占G3%粒徑為力一%重量百分?jǐn)?shù)占Gn%那么，巖石中每一種顆粒的比面為或 4 d"）6（1-^）d22S.=^C%a因此，總表面積（即整個巖石的比面）s=$+s2+…+s“=￡s,=生辿之生2 100￡4式中：s一—巖石的孔隙度Gi一一第i組分（平均直徑為&的顆粒）的顆粒重量百分?jǐn)?shù)（由粒度組成得出）d.一一第i組分的顆粒平均直徑，由下式求得其中4、〃分別為兩個篩子的篩眼大小。從上面的計算不難看出：根據(jù)粒度組成的資料來估算比面，系假定巖石顆粒呈球形，而實(shí)際砂子并非球形，同時，砂子的大小和形狀頗不規(guī)則，以及膠結(jié)的影響，所以計算結(jié)果與實(shí)際情況存在誤差是在所難免的，不過，巖石有膠結(jié)越差顆粒越接近球形，其誤差越小。C=L2—1.4 由實(shí)驗(yàn)確定②流動實(shí)驗(yàn)法S一一以巖石顆粒體積為基礎(chǔ)的比面，cmVcm33一—巖石的孔隙度A一一巖石的橫截面積，cm2L 巖石長度，cmQ 通過巖心的空氣流量，cm,7SM 室溫下空氣的粘度，泊H一一巖心兩端的壓差，厘米水柱③澤烈金法八24I—2一0?dp\) - 1 13NttMRTSdxS一—巖心的比面(p 孔隙度M 氣體分子量R——通用氣體常數(shù)T一一絕對溫度Q 氣體通過巖心的流量日一一洞流動方向的壓力梯度，竽ax Ax④統(tǒng)計法s=、lh(P 孔隙度m 圖片的放大倍數(shù)針長h一一針的端點(diǎn)落在孔隙內(nèi)部的次數(shù)C—針與周邊相交的次數(shù)⑤吸附法因?yàn)槲搅颗c吸附表面成正比，通過測量某種氣體在通過巖樣前后的濃度變化值可以確定出該巖樣的比面。⑥根據(jù)巖石的其它物性參數(shù)計算今后，當(dāng)我們學(xué)完巖石的其它物性參數(shù)時，我們使可以通過這些物性參數(shù)間接地求出巖石的比面。S="rcrc一一巖石的平均孔隙半徑S=7000。提(P一一巖石孔隙度K一一巖石滲透率五、教學(xué)后記通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，絕大多數(shù)同學(xué)們掌握了巖石粒度組成的定義、分析方法、表示方法;巖石比面的定義、表示方法和確定方法。六、教學(xué)參考書.何更生編.油層物理.石油工業(yè)出版社.洪世鐸編.油藏物理基礎(chǔ).石油工業(yè)出版社.秦積瞬、李愛芬主編.油層物理學(xué).石油大學(xué)出版社.羅摯譚編.油層物理.地質(zhì)出版社.威廉?麥凱恩編.石油流體性質(zhì).石油工業(yè)出版社.霍納波編.油藏相對滲透率.石油工業(yè)出版社七、復(fù)習(xí)思考題1、什么叫粒度、粒度組成？粒度分析方法有哪些？其基本原理是什么？粒度分布規(guī)律有哪些？常用的是什么分布？2、巖石顆粒的大小對比面大小有何影響？為什么？3、影響比面的因素有哪些？第二節(jié)儲層巖石的孔隙性（3學(xué)時）一、教學(xué)目的掌握孔隙的分類、定義、測量方法和影響因素。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1、孔隙的分類和定義教學(xué)難點(diǎn)1、孔隙的分類和定義三、教法說明課堂講授并輔助以多媒體課件展示相關(guān)的數(shù)據(jù)和圖表四、教學(xué)內(nèi)容本節(jié)主要介紹四個方面的問題：一、孔隙度的定義和分類二、孔隙度的測量三、影響孔隙度的因素（一）、孔隙度的定義和分類1、孔隙度的定義巖石的孔隙度是指巖石的孔隙體積與巖石外觀體積的比值，常用百分?jǐn)?shù)表示，記為8式中：Vr 巖石的骨架體積，米'，cm3Vp 巖石的孔隙體積，米：cm3Vf 巖石的視體積，米'，cm3（P 巖石的孔隙度，%2、孔隙度的分類我們已知講過，孔隙空間可以分為有效孔隙和無效孔隙，所以相應(yīng)地，孔隙度也可以分為:A、絕對孔隙度，(pa絕對孔隙度是指巖石所有孔隙體積(有效+無效)與巖石視體積之比。V￥fVap 總孔隙體積，=V育效+V無效V,.-巖石的視體積(Pa 巖石的絕對孔隙度B、有效孔隙度由于儲油巖石孔隙的復(fù)雜性，所以在巖石孔隙中，并非所有的孔隙都是有用的，比如說國端孔隙和孔道半徑很小(MO.0001mm)的孔隙，這樣的孔隙實(shí)際上對流體的流動毫無價值，所以人們將流體能在其中流動且相互連通的孔道稱為有效孔隙，有效孔隙與巖石視體積的比值稱為有效孔隙度。Vep一一巖石有效孔隙體積Vf一一巖石的外觀體積電e一—巖石的有效孔隙度大家值得注意的是：由于流體只能在大于0.0001mm半徑的孔道中流動，因此，孔道小于0.0001mm的那些孔隙也被看作是死孔隙，同樣被這些微小孔道包圍的大孔道當(dāng)然也屬于死孔隙之列。另外，從上面的分析中我們不難看出，還應(yīng)當(dāng)存在一種孔隙度。c、流動孔隙度0mVmp 流動孔隙度Vr—巖石的外觀體積(pm 流動體積很顯然，流動體積是指有效孔隙中，允許流何流動的那一部分孔道體積。它不僅排除了死孔隙，也包括束縛水占據(jù)的部分以及巖石表面吸附流體所占據(jù)的孔道部分?？梢?，在相互連通的孔隙中并不是全部孔道都能讓流體流動。直得注意的是被吸附流體的厚度有時相當(dāng)可觀，可把原來流動的孔道堵住，或者使?jié)B重能力下降，這一點(diǎn)在三次采油中尤為重要。綜合上述的三種孔隙度不難看出：(Pa〉電e〉電m對于砂巖：(pe>(pm泥質(zhì)砂巖：(Pa?(pe>(pm泥巖：(Pa>>><pe>m巖石孔隙度在油田中應(yīng)用極廣，通常在地質(zhì)儲量計算中用有效孔隙度<pe,在計算可采儲量時要用流動孔隙度，而絕對孔隙度只有巖石學(xué)上的意義，應(yīng)用很少。利用巖