石油工程概论2油藏流体物理性质

1、第二章 油藏流体的物理性质（1）高温高压，且石油中溶解有大量的烃类气体；油藏流体石油天然气地层水油藏流体的特点：储层烃类：C、H（2）随温度、压力的变化，油藏流体的物理性质也会发生变化。同时会出现原油脱气、析蜡、地层水析盐或气体溶解等相态转化现象。第一节 油气的化学组成一、天然气的组成 石蜡族低分子饱和烷烃（主要）CH47098C2H6C3H8C4H10 非烃气体（少量）H2S惰性气体He、ArH2ON2COCO2C5 天然气组成的表示方法摩尔组成质量组成体积组成%100iiinny 1iy%100iiimmw 1iw%100iiiVVv 1iv理想气体kiiiiiiMMy1iivy kiii

2、iiiMyMyw1矿藏汽油蒸汽含量硫含量凝析气油藏气气藏气干气100g/m3100g/m3富气酸气1g/m3净气 C5H12） 环烷烃 芳香烃 其它化合物 烷烃C5C16含氧化合物含硫化合物含氮化合物高分子杂环化合物苯酚、脂肪酸硫醇、硫醚、噻吩吡咯、吡啶、喹啉、吲哚胶质、沥青质二、石油的组成 我我国国部部分分油油田田地地面面原原油油性性质质粘度(厘沱)馏分组成(质量百分数)性质原油比重D2045070凝固点含蜡量%胶质%沥青%含硫%残碳%初馏点200300大庆油田S区Ps层0.875317.402428.613.30.152.5881428胜利油田T区S2层0.884537.6917.9533

3、17.918.33.10.475.579.5920孤岛油田G层0.9547427.5157.5-12027.56.62.258.9515.81.911.2大港油田M层0.917451.9725.55-126.1713.986.270.134.81974.020.5克拉玛依油田0.869919.23-502.0412.60.010.133.7581835玉门油田L层0.85312.9-15.58.322.6汉油田W区C3层0.974462.2*213.8519.611.89.589521.8辽河油田C区S1层0.903737.4-74.7317.60.150.266.4川中油田0.839412.

4、33018.13.4任丘油田Pz层0.889363.53322.620.72.35148商品性质指标：馏分组成含硫量沥青质胶质含蜡量凝固点粘度相对密度第二节 油气的相态相态：物质在一定条件（温度和压力）下所处的 状态。油藏烃类的相态通常用PT图研究。相： 某一体系或系统中具有相同成分，相同物理、 化学性质的均匀物质部分。 油藏烃类一般有气、液、固三种相态相图多组分烃类系统相图 四区 三线 五点 各类油气藏的开发特点四区液相区反常凝析区气液两相区气相区PCT线包围的阴影部分三线泡点线AC线，液相区与两相区的分界线露点线BC线，气相区与两相区的分界线等液相线虚线，线上的液量的含量相等AC线以上BC

5、线右下方ACB线包围的区域五点泡点AC线上的点，也称饱和压力点露点BC线上的点临界点C点，泡点线与露点线的交点临界凝析压力点P点，两相共存的最高压力点临界凝析温度点T点，两相共存的最高温度点油藏气藏油气藏凝析气藏各类油气藏的开发特点1点油藏液态压力下降泡点线(饱和压力)压力下降气液两相4点凝析气藏气态压力下降气液两相压力下降气态2点饱和油藏液态压力稍微下降气液两相3点气藏气态压力下降气态第三节 油气的溶解与分离一、天然气在原油中的溶解亨利定律：PRs适用条件单组分气体在液体中的溶解。溶解系数，其值反映了气体在液体中溶解能力的大小，标m3/MPa亨利定律的物理意义温度一定，气体在单位体积液体中的

6、溶解量与压力成正比。分子结构差异较大的气液体系。Rs 溶解度， 压力为P时单位体积液体中溶解的气量,标m3/m3；40时不同气体在相对密度为0.873的石油中的溶解度(卡佳霍夫,1956) 1氮气 2甲烷 3天然气某天然气在不同原油中的溶解度曲线1o=0.7389；2o=0.80173o=0.8498；4o=0.9340天然气在原油中溶解度的典型曲线天然气在原油中溶解的影响因素：天然气的溶解曲线不是线性的天然气的组成石油的组成随着温度的升高，天然气的溶解度下降天然气中重质组分愈多，相对密度愈大，其在原油中的溶解度也愈大相同的温度和压力下，同一种天然气在轻质油中的溶解度大于在重质油中的溶解度温度

7、压力随着压力的升高，天然气的溶解度增大先溶解重烃，曲线较陡；再溶解轻烃，曲线较直，斜率小二、油气分离易溶解于石油的气体组分， 不容易从石油中分离出来难溶解于石油的气体，容易从石油中分离出来分离方式接触分离(闪蒸脱气，一次脱气)微分分离（多级脱气）多级脱气矿场常用气多气少一次脱气示意图多级脱气示意图第四节 地层油的高压物性地层油：高温高压，溶解有大量的天然气一、地层油的溶解气油比地层油的溶解气油比Rs1.定义在油藏温度和压力下地层油中溶解的气量，标m3/m3。单位体积地面油在油藏条件下所溶解的标准状况下的气体体积，标m3/m3。地层油的溶解气油比是用接触脱气的方法得到的。ogVVRs 2. 影响

8、因素 油气性质溶解气油比与压力的关系 压力油气密度差异越小，地层油的溶解气油比越大。 温度T，Rs二、地层油的密度和相对密度地层油的密度和相对密度1.地层油的密度地层油的密度是指单位体积地层油的质量，kg/m3。oooVm一般，地层油的密度小于地面油的密度。2.地面油的相对密度20时的地面油密度与4时水密度之比。420woo三、地层油的体积系数地层油的体积系数又称原油地下体积系数原油地下体积系数，是指原油在地下体积(即地层油体积)与其在地面脱气后的体积之比。sfoVVB一般地，Bo1。影响因素分析：轻烃组分所占比例，Bo 组成 油藏温度T，Bo 油藏压力P, Bo当PPb时，P, Bo 当PP

9、b时，当P=Pb时，Bo Bomax 溶解气油比Rs, Bo体积系数与压力的关系两相体积系数：油藏压力低于泡点压力时，在给定压力下地层油和其释放出气体的总体积(两相体积)与它在地面脱气后的体积(地面原油体积)之比。sfgftVVVBgsssifgBVRRV因为：所以：gssiotBRRBB四、地层油的等温压缩系数四、地层油的等温压缩系数在温度一定的条件下，单位体积地层油随压力变化的体积变化率，1/MPaPPVVPVPVbffbff由于：booboboobobffbfoPPBBBPPBBBPPVVVC111所以：TffoPVVC1影响因素分析：轻烃组分所占比例，Co 组成温度T，CoP , Co

10、压力溶解气油比Rs, Co五、地层油的粘度五、地层油的粘度根据牛顿内摩擦定律：yuxxy/影响因素分析：轻烃组分所占比例, o组成温度T，o压力溶解气油比Rs, oo P、T 关系 某某些些油油田田原原油油物物性性参参数数油田名称油层温度()油层压力(MPa)泡点压力(MPa)溶解气油比(m3/m3)体积系数收缩率(%)压缩系数(MPa-1)大庆油田某层457126.411451.091.158.3137.710-4华北油田某层90161371.108.510.410-4胜利油田某层65231927.51.09558.47.310-4中原油田某层1093724.6691.2117.418.31

11、0-4罗马什金(俄)40178.558.41.1714.511.410-4一、天然气的压缩因子方程天然气的压缩因子方程理想气体的假设条件：1.气体分子无体积，是个质点；2.气体分子间无作用力；3.气体分子间是弹性碰撞；理想气体状态方程：nRTPV天然气处于高温、高压状态多组分混合物，不是理想气体第五节 天然气的高压物性体积系数压缩系数粘度压缩压缩因子因子压缩因子压缩因子：压缩因子：一定温度和压力条件下，一定质量气体实际占有的体积与在相同条件下理想气体占有的体积之比。理想实际VVZPnRTV实际ZnRTPV 实际气体的状态方程：压缩因子Z可以由图版查得。Z1实际气体较理想气体难压缩Z1实际气体成

12、为理想气体压缩因子Z的物理意义：实际气体与理想气体的差别。二、天然气的体积系数天然气的体积系数地面标准状态下单位体积天然气在地层条件下的体积。scggVVB三、天然气的等温压缩系数三、天然气的等温压缩系数在等温条件下单位体积气体随压力变化的体积变化率。TgPVVC1ZnRTPV 2PZPZPnRTPVPZZpCg11四、天然气的粘度四、天然气的粘度1. 低压下大气压下天然气的粘度曲线气体的粘度随温度的增加而增加；气体的粘度随气体分子量的增大而减小；低压范围内，气体的粘度几乎与压力无关。2. 高压下气体的粘度随压力的增加而增加；在高压下，气体密度变大，气体分子间的相互作用力起主要作用，气体层间产

13、生单位速度梯度所需的层面剪切应力很大。气体的粘度随温度的增加而减小；气体的粘度随气体分子量的增加而增加。高压下，气体的粘度具有类似于液态粘度的特点。第六节 地层水的高压物性地层水油层水(与油同层)和外部水(与油不同层)的总称油层水底水边水层间水束缚水外部水上层水下层水构造水地层水长期与岩石和地层油接触地层水中含有大量的无机盐一、地层水的矿化度1、地层水中的离子阳离子Na+1、K+1、Ca+2、Mg+2Cl-1、CO3-2、SO4-2、HCO3-1阴离子2、矿化度水中矿物盐的质量浓度，通常用mg/l表示地层水的总矿化度表示水中正负离子的总和不同油藏的地层水矿化度差别很大二、地层水的分类苏林分类法

14、具体思路根据水中Na+（包括K+）和Cl-的当量比，利用水中正负离子的化合顺序，以水中某种化合物出现的趋势而命名水型。氯化镁(MgCl2)水型重碳酸钠(NaHCO3)水型硫酸钠(Na2SO4)水型氯化钙(CaCl2)水型苏苏林林成成因因系系数数划划分分水水型型当量比成因系数水 型环境特点124111SOClKNa重碳酸钠型 大陆环境（油气田水）1111ClKNa124111SOClKNa硫酸钠型大陆冲刷环境，地面12111MgKNaCl氯化钙型深层封闭环境1111ClKNa12111MgKNaCl氯化镁型海洋环境，海水三、地层水的高压物性1. 溶解气很少地层水溶解盐类是影响地层水高压物性的根本原因压力在10MPa下，1m3地层水中溶解天然气不超过2m32. 地层水的体积系数wswfwVVB油藏条件下的体积地面条件下的体积1wB溶解有天然气的地层水纯水地层水体积系数与压力、温度关系地层水Bw受温度的影响大于受压力及溶解气的影响。Bw随温度的增加而增加；溶解有天然气的水比纯水的体积系数大些；Bw随压力的增加而减小；综合分析综合分