第02章 油气藏流体

1、地面地面?地下性质地下性质?地面性质地面性质? 第二章第二章 油气藏流体油气藏流体第二章第二章 油气藏流体油气藏流体l油气藏中存在油气藏中存在油、气、水油、气、水三种流体，采到地面之后依然为油、三种流体，采到地面之后依然为油、气、水三种流体，但气、水三种流体，但数量数量上有所不同。上有所不同。l油和气性质比较接近，是同一种物质呈现出的不同相态。在油和气性质比较接近，是同一种物质呈现出的不同相态。在一定条件下，油、气之间可以相互溶解，相态之间也可以相一定条件下，油、气之间可以相互溶解，相态之间也可以相互转换。互转换。l天然气和原油合称为天然气和原油合称为石油石油。石油有时候也呈固态形式，如沥。石

2、油有时候也呈固态形式，如沥青。青。l地层水与油气的性质相差较远，溶解度较低，通常认为地层地层水与油气的性质相差较远，溶解度较低，通常认为地层水与油气为非互溶流体。水与油气为非互溶流体。l油气藏流体的性质随环境条件的变化而变化。油气开采过程油气藏流体的性质随环境条件的变化而变化。油气开采过程中不仅存在状态的变化，还存在更为复杂的相态变化。中不仅存在状态的变化，还存在更为复杂的相态变化。l流体性质的变化对油气开采过程产生重要的影响流体性质的变化对油气开采过程产生重要的影响，为提高开，为提高开采效率，必须深入研究流体性质。采效率，必须深入研究流体性质。第一节第一节 天然气性质天然气性质一、一、组成组

3、成组分组分xi(%)组分组分xi(%)C188.22C60.15C25.08C7+0.13C32.48N20.04C41.45CO22.04C50.41总计总计100.0气相色谱仪气相色谱仪N2天然气天然气烃类烃类(主主)CH4(主主)非烃类非烃类C2-C6C7+(微微)CO2H2S天然气的色、味来自于非烃物质天然气的色、味来自于非烃物质烃类为主烃类为主, ,含少量非烃物质的气体含少量非烃物质的气体轻质轻质中间中间重质重质特征组分特征组分xC185%xC1=7585%xC1= 5575%xC11.0MC2= =30MC3 = =44MCO2= =44 g g降低降低四、四、体积系数体积系数gg

4、gsVBV？定义：定义：地层条件下天然气的体积与等地层条件下天然气的体积与等质量气体在地面标准条件下的体积的质量气体在地面标准条件下的体积的比值比值四、四、体积系数体积系数ZnRTpV pZnRTV g地下体积地下体积scscscgspnRTZV地面体积地面体积gsggVVB 体积系数体积系数pZTTZpscscscpZTTZpBscscscgscscpTp T=10-210-3理想气体理想气体gg1BE 膨胀因子膨胀因子ZTppTZscscscggsVVgscscTpEpT=102103理想气体理想气体地下体积开采到地面之后体积膨胀了地下体积开采到地面之后体积膨胀了10102 210103

5、3倍。倍。pZTTZpBscscscgsciigiscscipZ TBZ TppiBg1psc天然气的体积系数随压力的天然气的体积系数随压力的升高而降低，随温度的升高升高而降低，随温度的升高而升高。而升高。 五、五、压缩系数压缩系数ZnRTpV pc1gpZZp1=(1001000) 10-4MPa-1定义：定义：恒温条件下单位压力的体积变化率恒温条件下单位压力的体积变化率pVVcgggpVVcggg理想气体理想气体六、热膨胀六、热膨胀系数系数ZnRTpV TVVgggT1gTZZT1=(2030) 10-4 C-1定义：定义：恒压条件下单位温度的体积变化率恒压条件下单位温度的体积变化率ggg

6、VVT理想气体理想气体毛细管粘度计毛细管粘度计p2p1qqCpg g =10-110-3mPa.s七、七、粘度粘度天然气在地天然气在地层中的流动层中的流动能力特别强能力特别强第二节第二节 原油性质原油性质一、一、组成组成组分组分xj(%)组分组分xj(%)C148.83C51.15C22.75C61.59C31.93C7+42.15C41.60总计总计100.0液相色谱仪液相色谱仪原油原油胶质胶质+ +沥青质沥青质烃类烃类(主主)CH4非烃类非烃类C2-C6C7+(主主)硫硫杂质杂质 原油的色、味来自于非烃物质原油的色、味来自于非烃物质烃类为主烃类为主, ,含少量非烃物质的液体含少量非烃物质的

7、液体原油原油: :未经提炼的液态石油或石油未经提炼的液态石油或石油xC7+: 0.42%特征组分：影响原油性质的主特征组分：影响原油性质的主要组分要组分xC7+: 3.80%xC7+: 14.91%xC7+: 42.15%重烃重烃(C7+)干气干气凝析气凝析气轻质油轻质油黑油黑油井下取样井下取样地面取样地面取样含水、含砂、密度等常规物性分析含水、含砂、密度等常规物性分析高压物性分析等各种复杂的物性分析高压物性分析等各种复杂的物性分析二、相对密度二、相对密度Vmo)(scscosTpf，wsoso地下密度地下密度地面密度地面密度相对密度相对密度)(Tpf，os地面标准条件下，脱气原油的密度与水的

8、密度地面标准条件下，脱气原油的密度与水的密度的比值的比值。测量方法：相对密度计、称重法等测量方法：相对密度计、称重法等 o= API=32轻质油轻质油0.850.95中质油中质油0.95重质油重质油203220中质油中质油重质油重质油APIo5 .1315 .141三、三、饱和压力饱和压力原油饱和度气体时的压力原油饱和度气体时的压力实验测定实验测定(PVT筒筒)VoipiVgsVospsc VgVoVobpbp 饱和原油饱和原油未饱和原油未饱和原油地面脱气原油地面脱气原油泡点压力泡点压力VoipiVgsVospsc VgVoVobpbp 地层原油地层原油原油开始脱出气体时的压力原油开始脱出气体

9、时的压力四、四、溶解气油比溶解气油比osgssVVR 定义定义ssRsbR地面地面泡点泡点siR原始原始=0)(pfVgsVospsc 500m3/m300Rs Rsb=RsbpbRsRsbpiRsipsc五、五、体积系数体积系数osooVVB 单相单相地面地面osB0 . 1obB泡点泡点VgsVospsc VgVop )(pf某个地层压力下的原油体积与地面脱气某个地层压力下的原油体积与地面脱气原油体积的比值原油体积的比值BoiBos=pbpipscBoBob1.01.0BoBob两相两相osgotVVVB)(pfVgsVospsc VgVop 某个地层压力下的原油体积和脱出气体某个地层压力

10、下的原油体积和脱出气体体积之和（两相体积或总体积）与地面体积之和（两相体积或总体积）与地面脱气原油体积的比值，脱气原油体积的比值，Boi=BtiBos=1.0pbpipscBtBoBBob1.0BoBobBoiBt1+Rsigssiot)(BRRBBosgotVVVBBo=1.02.0oioi1BBs收缩率收缩率:原油开采到地面后其体积的收缩百原油开采到地面后其体积的收缩百分数分数低收缩原油低收缩原油1.5收缩性收缩性原油体积变小的性质原油体积变小的性质体积系数越大，原油的收缩体积系数越大，原油的收缩性越强。性越强。反映地层原油收缩性质的强弱反映地层原油收缩性质的强弱osgsoso/ )(BR

11、obsbgsosob/ )(BR地层原油密度地层原油密度泡点密度泡点密度特征密度特征密度 os ob六、原油密度六、原油密度地面脱气原油密度地面脱气原油密度 os)(opf一般不直接测量，通过下式计算一般不直接测量，通过下式计算pbpo ob opbpVVcooopBBcddooopcddooo14MPa10Bo o单位压力的体积变化率单位压力的体积变化率)(1 iooioppcBB)(1 booboppcBB)(1 iooioppc)(1 booboppc有了有了原油的压缩系数，原油的压缩系数，可以计算可以计算任意地层压任意地层压力下的原油体积系数和原油密度力下的原油体积系数和原油密度：l

12、原油的压缩系数通常不是常数，随压力的增大而原油的压缩系数通常不是常数，随压力的增大而减小，但在一定的压力范围之内，通常将其视为减小，但在一定的压力范围之内，通常将其视为常数。常数。l 原油压缩系数随原油性质的变化较大，原油密度原油压缩系数随原油性质的变化较大，原油密度越小，压缩系数越大，一般在（越小，压缩系数越大，一般在（1-100）10-4MPa-1之间。之间。l 在低于泡点压力的情况下，单相体积系数变成两在低于泡点压力的情况下，单相体积系数变成两相体积系数，则得到原油的两相压缩系数为：相体积系数，则得到原油的两相压缩系数为：totdBcBdp 由于存在气体，原油的两相压缩系数远高于单相由于

13、存在气体，原油的两相压缩系数远高于单相压缩系数。压缩系数。八、热膨胀系数八、热膨胀系数TVVooo通过实验测定，其值一般小于压缩系数；通过实验测定，其值一般小于压缩系数；热力采油中有重要用途，是一种重要的驱热力采油中有重要用途，是一种重要的驱动能量。动能量。恒压条件下单位温度的体积变化率恒压条件下单位温度的体积变化率九、九、原油粘度原油粘度原油粘度是原油内摩擦力大小的度原油粘度是原油内摩擦力大小的度量参数。分子越大，分子的极性越量参数。分子越大，分子的极性越强，分子之间的作用力就越强，原强，分子之间的作用力就越强，原油的粘度也就越高。油的粘度也就越高。当原油受到剪切应力的作用时，剪当原油受到剪

14、切应力的作用时，剪切应变速率的响应值与原油的粘度切应变速率的响应值与原油的粘度有关。有关。九、九、原油粘度原油粘度剪切应力剪切应力FAyAF剪切速率剪切速率yddvvv=0 九、九、原油粘度原油粘度牛顿流体牛顿流体 牛顿原油流变曲线 大多数轻质原油属于牛顿原油，一些稠油则往大多数轻质原油属于牛顿原油，一些稠油则往往属于非牛顿原油。往属于非牛顿原油。 非牛顿原油非牛顿原油：剪切应力与剪切应变速率不呈线剪切应力与剪切应变速率不呈线性关系的原油。性关系的原油。 原油粘度数据反映了原油的流动性能，粘度越原油粘度数据反映了原油的流动性能，粘度越小，原油的流动性能就越好。小，原油的流动性能就越好。 原油的

15、粘度随原油性质的变化很大。原油的粘度随原油性质的变化很大。实际测量实际测量地层原油地层原油-落球粘度计落球粘度计 os1000超粘原油超粘原油地面原油地面原油-旋转粘度计旋转粘度计粘度粘度- -温度曲线温度曲线 oTbTa eo为热力采油打下了理论基础为热力采油打下了理论基础粘度粘度-压力曲线压力曲线pbpi o ob ospsc ob oCl-一级一级二级二级Na+Cl-大陆环境大陆环境海洋环境海洋环境大陆大陆Na+-Cl- SO42-海洋海洋Cl-Na+SO42-Cl-Na+ Mg2-Na2SO4地面水地面水NaHCO3地下水地下水MgCl2地面水地面水CaCl2地下水地下水地面水型水体大地面水型水体大, 能量充足能量充足 地面水型地面水型地下水型地下水型地下水型水体小地下水型水体小, 能量不足能量不足 实际上实际上, 水型与能量无关水型与能量无关 基本概念基本概念1. 天然气天然气组成组成测量测量2. ZStanding-Katz图版图版pcppcpprTcTpcTpr3. gMgMair4. Bg5. cg特征组分特征组分组分组分6. 原油原油 组成组成测量测量特征组分特征组分7. o8. 饱和压力饱和压力饱和原油饱和原油未饱和原油未饱和原油泡点压力泡点压力9