油层物理基础学习教案

1、会计学1油层物理油层物理(wl)基础基础第一页，共142页。第1页/共142页第二页，共142页。第2页/共142页第三页，共142页。第3页/共142页第四页，共142页。第4页/共142页第五页，共142页。第5页/共142页第六页，共142页。第6页/共142页第七页，共142页。 3、独立思考+适度练习+总结.第7页/共142页第八页，共142页。第8页/共142页第九页，共142页。第9页/共142页第十页，共142页。第10页/共142页第十一页，共142页。第11页/共142页第十二页，共142页。第12页/共142页第十三页，共142页。第13页/共142页第十四页，共142页

2、。第14页/共142页第十五页，共142页。第15页/共142页第十六页，共142页。第16页/共142页第十七页，共142页。第17页/共142页第十八页，共142页。第18页/共142页第十九页，共142页。第19页/共142页第二十页，共142页。第20页/共142页第二十一页，共142页。第21页/共142页第二十二页，共142页。第22页/共142页第二十三页，共142页。第23页/共142页第二十四页，共142页。第24页/共142页第二十五页，共142页。第25页/共142页第二十六页，共142页。第26页/共142页第二十七页，共142页。第27页/共142页第二十八页，共14

3、2页。第28页/共142页第二十九页，共142页。第29页/共142页第三十页，共142页。第30页/共142页第三十一页，共142页。第31页/共142页第三十二页，共142页。第32页/共142页第三十三页，共142页。第33页/共142页第三十四页，共142页。第34页/共142页第三十五页，共142页。第35页/共142页第三十六页，共142页。第36页/共142页第三十七页，共142页。第37页/共142页第三十八页，共142页。第38页/共142页第三十九页，共142页。第39页/共142页第四十页，共142页。 PPb PPb PPb PPb PPb第40页/共142页第四十一页

4、，共142页。Vf地层压力(yl)，温度（Pf,Tf)地面(dmin)分离条件（Pa,Ta)地层地面VgVo地层油地面原油第41页/共142页第四十二页，共142页。C C 多级脱气的特点多级脱气的特点: :a a系统的组成不断系统的组成不断(bdun)(bdun)变化变化b b脱出的气量较单级脱脱出的气量较单级脱 气少，所以测得的油气少，所以测得的油 气比也小。气比也小。c c分出的气量较轻，即分出的气量较轻，即 气体中量质组分（轻气体中量质组分（轻 油）含量少。油）含量少。d d脱气原油比重小，量脱气原油比重小，量 较多，质量亦好。较多，质量亦好。第42页/共142页第四十三页，共142页

5、。液位控制(kngzh)三级分离(fnl)液位控制压力控制一级气二级气压力控制井流一级分离器二级分离器分离器储罐储罐气体井流二级分离储罐气体储罐一级分离压力控制分离器气体第43页/共142页第四十四页，共142页。第44页/共142页第四十五页，共142页。第45页/共142页第四十六页，共142页。第46页/共142页第四十七页，共142页。第47页/共142页第四十八页，共142页。第48页/共142页第四十九页，共142页。0iiiPxP TiiPyP 第49页/共142页第五十页，共142页。第50页/共142页第五十一页，共142页。iLigixNyNnN ioiiTixyPPP 当

6、气液达到平衡时当气液达到平衡时,i,i组分在气相中组分在气相中的分压和在液相中的分压应该的分压和在液相中的分压应该(ynggi)(ynggi)相等相等, ,于是有于是有: :iLToigixNPPNnN 第51页/共142页第五十二页，共142页。1NPPNnNx1xn1iLToigin1iin1ii LToigiiNPPNnNx 即即：理想溶液相态理想溶液相态(xin ti)方程方程第52页/共142页第五十三页，共142页。同理有同理有: :1NPPNnNyn1iLToigin1ii 当当N=1N=1时有时有: :1NPPNny1NPPNnxn1iLoiTgin1iin1igT0iLin1

7、ii 理想溶液理想溶液(rngy)相态方程相态方程第53页/共142页第五十四页，共142页。设定(sh dn)一NL(01之间)根据(gnj)给定温度查各组分的饱和蒸汽压由相态方程计算Yi(或Xi)计算Yi=1计算Xi计算液相数量N*NL计算气相数量N*Ng设系统的总摩尔数为NYesNo第54页/共142页第五十五页，共142页。在泡点在泡点: Ng=0 NL=1（1mole） P=Pb 由相态由相态(xin ti)方程有方程有: n1ioibi1nPP泡点方程(fngchng)在露点在露点: Ng=1 NL=0（1mole） P=Pd n1id0ii1nPP由相态方程有由相态方程有: :露

8、点方程第55页/共142页第五十六页，共142页。第56页/共142页第五十七页，共142页。ToiiioiiTiPPxyPxPy 在实际溶液中,因饱和(boh)蒸汽压无法确定,所以引入一个新的物理量-平衡常数KxyKiii 第57页/共142页第五十八页，共142页。将Ki=Yi/Xi即Yi=Ki*Xi代入(取N=1mole)iLigixNyNn1 化简得:第58页/共142页第五十九页，共142页。 1N1k1kny1N1kknxm1igiiim1iim1iLiiim1ii实际溶液相态方程式实际溶液相态方程式. .问题问题(wnt)(wnt)是是KiKi如何求取呢如何求取呢? ?要运用(y

9、nyng)该方程就必须首先确定Ki第59页/共142页第六十页，共142页。收敛点收敛压力4.2MPa5.6MPa7.0MPa21.0MPa28.5MPa35.0MPa70.0MPa第60页/共142页第六十一页，共142页。第61页/共142页第六十二页，共142页。当P0.7MPa时,两组曲(zq)线几乎重合 当P7MPa时，两组曲线Ki相差较大 组成不同表现为收敛压力不同第62页/共142页第六十三页，共142页。 1KnN1K1Knym1iiim1igiiim1ii m1im1iiiLiiim1ii1KnN1KKnx露点露点(ldin)(ldin)方程方程: :在露点在露点(ldin)

10、 Ng1(ldin) Ng1NL0 (N=1)NL0 (N=1)第63页/共142页第六十四页，共142页。设定(sh dn)一Pb根据温度(wnd)和压力查Ki计算niki=1输出PbYesNo设定一Pd根据温度和压力查Ki计算ni/ki=1输出PdNoYes第64页/共142页第六十五页，共142页。第65页/共142页第六十六页，共142页。LiiiiN)1K(KnX 第66页/共142页第六十七页，共142页。LiiiiN) 1K(KnX iiiXKY 第67页/共142页第六十八页，共142页。LiiiiN) 1K(KnX iiiXKY 第68页/共142页第六十九页，共142页。L

11、iiiiN) 1K(KnX iiiXKY 第69页/共142页第七十页，共142页。第70页/共142页第七十一页，共142页。TTcE、F两点等液量线的确定第71页/共142页第七十二页，共142页。P PPcPc算算，若，若 =1 =1，则所假定压力，则所假定压力即为临界温度下的露点压力，即即为临界温度下的露点压力，即图中图中D D点，试算方法与前面介绍点，试算方法与前面介绍的如何用露点方程计算露点压力的如何用露点方程计算露点压力相同。相同。 iiKn iiKn第72页/共142页第七十三页，共142页。第73页/共142页第七十四页，共142页。第74页/共142页第七十五页，共142页

12、。第75页/共142页第七十六页，共142页。第76页/共142页第七十七页，共142页。第77页/共142页第七十八页，共142页。 3 3 重量组成重量组成第78页/共142页第七十九页，共142页。 N1iiiinny N1iiiivvy N1iiiiwwg N1iiiiiimgmgy第79页/共142页第八十页，共142页。第80页/共142页第八十一页，共142页。 n1iiin1iiiMyMMyM n1iiiMg1 n1iiiag)(SSys97.28M 第81页/共142页第八十二页，共142页。地层流向井底，再从井底流到地地层流向井底，再从井底流到地面，这一系列运动总是伴随着有

13、面，这一系列运动总是伴随着有压力、温度的变化，也就是说天压力、温度的变化，也就是说天然气的状态从下而上无时不在变然气的状态从下而上无时不在变化着，所以我们为了确定天然气化着，所以我们为了确定天然气的体积随油层的体积随油层(yucng)(yucng)压力和温压力和温度的变化规律，就必须讨论天然度的变化规律，就必须讨论天然气的状态方程。气的状态方程。第82页/共142页第八十三页，共142页。nRTPV 第83页/共142页第八十四页，共142页。 RTbVVaP 2第84页/共142页第八十五页，共142页。znRTPV 第85页/共142页第八十六页，共142页。第86页/共142页第八十七页

14、，共142页。第87页/共142页第八十八页，共142页。第88页/共142页第八十九页，共142页。第89页/共142页第九十页，共142页。气体气体分子式分子式分子量分子量 临界压力(MPa)临界温度(K)甲烷甲烷CH416.04.64190.67乙烷乙烷C2H630.14.88 303.50丙烷丙烷C3H844.14.26 370.00正丁正丁烷烷nC4H1058.13.79 425.39CO2CO2CO244.017.38 304.17H H2 2S SH2S34.09.00373.56N N2 2N228.03.39126.11第90页/共142页第九十一页，共142页。 n1ici

15、ipcn1iciipcTyTPyP第91页/共142页第九十二页，共142页。 RTbVVaP2 第92页/共142页第九十三页，共142页。 0VP0VPTc2m2Tcm 2cccmb27aPR27a8Tb3VVcccVbVPa3132 0Va6bVRT2P0Va2bVRTVP4m3mcTc2m23m2mcTcmv 第93页/共142页第九十四页，共142页。ccccccTTVPVVVVPP383322 Tr3831VrVr3Pr2 第94页/共142页第九十五页，共142页。RTPVZm TrVrPrZTTVVPPRTVPTTVPVPRTPVccmcmccmccccmccmccm 第95页

16、/共142页第九十六页，共142页。375.083RTVPZcccc 气体气体PcPcTcTcVcVcZcZc氦氦He He 2.262.265.35.30.05780.05780.300.30氢氢H H2 2 12.812.833.333.30.06500.06500.3050.305氧氧O O2 2 50.1050.10154.8154.80.07800.07800.3070.307氮氮N N2 2 33.533.5126.2126.20.09010.09010.2970.297甲烷甲烷CHCH4 4 45.845.8190.7190.70.9900.9900.2900.290乙烷乙烷C

17、C2 2H H6 6 50.050.0282.4282.40.1240.1240.2680.268苯苯C C6 6H H6 6 48.648.6562.0562.00.2600.2600.2740.274二氧化碳二氧化碳COCO2 2 72.972.9304.2304.20.0940.0940.2740.274氨氨NHNH3 3 111.5111.5405.6405.60.0720.0720.2420.242第96页/共142页第九十七页，共142页。第97页/共142页第九十八页，共142页。gNNNZyZyZa2221aZCZ第98页/共142页第九十九页，共142页。aCZZ 5550.

18、 0TTcc )1 (T8 . 1TP8 . 1PyyS2HS2Hcccc g2COCOCOZ)1 (yZZy22 gNCON2NCOCOaZ)yy1 (ZyyZZ22222 第99页/共142页第一百页，共142页。第100页/共142页第一百零一页，共142页。3 3 物理意义物理意义(yy)(yy)：反映了单：反映了单位体积（标况）的天然气地层位体积（标况）的天然气地层条件下所占有的体积。条件下所占有的体积。gogVVB 00nRTPPZnRT 000PP273t273ZPPTTZ 第101页/共142页第一百零二页，共142页。PZnRTVZnRTPV PVV1Cg第102页/共142

19、页第一百零三页，共142页。2PZnRTdPdZZPZnRTdpdv dPdZZ1P1VdPdZZ1P1dPdVV1Cg P1dPdZZ1PZnRT dPdZZ1P1PZnRT第103页/共142页第一百零四页，共142页。第104页/共142页第一百零五页，共142页。PrPPc PrdPdPc dPdZZ1P1dPdVV1Cg PrdPdZZ1PrP1cc PcPrdZdZPr1P1Cgrc 求法与前同对比(dub)压缩系数第105页/共142页第一百零六页，共142页。第106页/共142页第一百零七页，共142页。 21ii21iiiMyMy第107页/共142页第一百零八页，共142

20、页。第108页/共142页第一百零九页，共142页。1111 第109页/共142页第一百一十页，共142页。组分组分CHCH4 4C C2 2H H6 6C C3 3H H8 8C C4 4H H1010组成组成90%90%5%5%3%3%2%2%第110页/共142页第一百一十一页，共142页。第四节 地层原油(yunyu)的高压物性第111页/共142页第一百一十二页，共142页。一、地层原油的溶解一、地层原油的溶解(rngji)(rngji)油气比油气比Rs Rs 定义：地层油的溶解定义：地层油的溶解(rngji)(rngji)油气比油气比RSRS是指单位体是指单位体积的地面原油在地层

21、条件下所溶解积的地面原油在地层条件下所溶解(rngji)(rngji)的天然气的天然气量量(m3(m3（标）（标）/m3). /m3). 33(/)gsosVRmmV标第112页/共142页第一百一十三页，共142页。第113页/共142页第一百一十四页，共142页。PPbRs第114页/共142页第一百一十五页，共142页。foosVBV第115页/共142页第一百一十六页，共142页。第116页/共142页第一百一十七页，共142页。2 2 、地层油的两相体积系数、地层油的两相体积系数(xsh)Bt (xsh)Bt 定义：定义：P P PbPb时，在给定时，在给定P P 、T T条件下，地

22、层油条件下，地层油VfVf和其释和其释出气体的总体积出气体的总体积( (两相体积两相体积) )与地面原油体积与地面原油体积VOSVOS之比。之比。 osgfftVVVB 第117页/共142页第一百一十八页，共142页。osggsftVBVVB osgossossiftVB)VRVR(VB osgosssiftVBV)RR(VB gssiotB)RR(BB 第118页/共142页第一百一十九页，共142页。第119页/共142页第一百二十页，共142页。第120页/共142页第一百二十一页，共142页。第121页/共142页第一百二十二页，共142页。第122页/共142页第一百二十三页，共1

23、42页。 1. 天然气在地层水中的溶解度 定义：天然气在地层水中的溶解度是指地面体条件下单位(dnwi)体积地层水在地层压力、温度条件下所溶解的天然气体积。 在高温高压地层条件下，地层水中溶有大量的盐，只溶有少量的天然气， 10MPa 压力下溶气量，一般不超过12m 3/m3 。 天然气在纯水中的溶解度主要取决于压力与温度，地层水含盐量增加，溶解气量减少。 第五节 地层水的高压(goy)物性第123页/共142页第一百二十四页，共142页。wogCCC2. 地层水的压缩系数 定义(dngy)：在等温条件下，地层水随压力变化的体积变化率。 1wwTwVCVP 第124页/共142页第一百二十五页，共142页。影响影响(yngxing)Cw(yngxing)Cw的因素的因素 i)P = Cw; i)P = Cw; ii)T Cw; ii)T Cw; T50 , T = Cw; T50 , T = Cw; iii)Rs = Cw, Rs iii)Rs = Cw, Rs的影响的影响(yngxing)(yngxing)可以校正可以校正； (1 0.05)wwsCCR纯水压缩系数第125页/共142