第一章储层流体的物化性质

《油藏物理》课程油藏物理第一篇储层流体的物化性质油藏流体的基本物理性质油藏中的流体包括：油、气、水烃类两个特点：流体处于高温、高压的地层孔隙中原油溶解有大量天然气基本架构第一节石油的化学组成第二节原油的物性与分类第三节天然气的化学组成第四节油气藏分类第五节地层水的化学组成与分类第一章油气藏流体的化学组成与性质石油与天然气CHSNO微量元素钒镍铁钴镁钙铝等,<0.003%1%~5%虽含量很少,但非常影响原油质量84%~87%11%~14%一.石油中的元素组成

环烷烃

芳香烃

其它化合物

烷烃C1～C16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、沥青质常温常压下：气体液体固体（石蜡）其中烷烃最多第一节石油的化学组成二.石油中的烃类物质油井中的蜡＝石蜡＋原油＋胶质沥青质＋泥砂

含蜡量越高，结蜡温度越高，凝固点越高原油中的胶质、沥青质：是高分子的杂环烃的氧、硫、氮化合物。非烃类物质的存在，可以改变石油的颜色、密度、界面性质等三.石油中的非烃类物质对原油的颜色、密度、粘度影响较大第一节石油的化学组成四.原油的分子量及非烃含量（1）分子量：原油中甲烷分子量最小，沥青最大，分子量变化很大，大约为几百到几千。（2）含蜡量：指常温常压条件下原油中所含石蜡和地蜡的百分比（3）胶质含量：指原油中相对分子质量较大（约300~1000）且含有氧、硫、氮等元素的多环芳香烃化合物，通常呈半固态分散状溶解于原油中。（4）沥青质含量：原油中所含沥青质的质量分数。是一种高相对分子质量、具有多环结构、呈黑色固态的非纯烃类化合物。（5）含硫量：指原油中所含硫（硫化物或单质硫）的质量分数。原油中含硫量较小，一般小于1%，但其对原油性质的影响很大，对管线有腐蚀作用，有毒第一节石油的化学组成1.颜色

原油颜色主要与原油中轻重组分及胶质、沥青质含量有关，胶质沥青质含量越高原油颜色越深。

2.原油的密度与相对密度

原油的密度——指单位体积原油的质量

地面原油的相对密度——指原油的密度与某一温度和压力下的水的密度之比。我国习惯上是指1atm、20ºC时的原油与1atm、4ºC纯水的密度之比，用d420

表示第二节原油的物性与分类一、原油的物理性质3.凝固点原油的凝固点—原油冷却时由流动态到失去流动性的临界温度点。一般在-56~50℃之间，高于40℃的原油称为高凝油

4.原油的粘度流体的粘度—流体中任一点上单位面积的剪应力与速度梯度的比值。是粘性流动时内部摩擦而引起的阻力大小的量度。可用动力粘度和运动粘度表示5.闪点

闪点或闪火点—指可燃液体的蒸气同空气的混合物在临近火焰时能短暂闪火时的温度。原油的闪点一般在30~180º之间

第二节原油的物性与分类一、原油的物理性质6.荧光性原油的荧光性——原油在紫外光照射下发出一种特殊光亮的特征。不同密度原油的荧光颜色见表1-4所示。7.旋光性

原油的旋光性是指偏光通过原油时，偏光面对其原来的位置旋转一定角度的光学特性8.导电率原油为非极性物质，是非导体，原油电阻率为1011~1018Ώ•m第二节原油的物性与分类一、原油的物理性质原油按含硫量分低硫原油<0.5%按胶质沥青含量分按含蜡量分按关键组分分按原油密度分含硫原油0.5~2%高硫原油>2%少胶原油<8%胶质原油8%~25%多胶原油>25%少蜡原油<1%含蜡原油1~2%高含蜡原油>2%凝析油密度<0.82石蜡基原油0.82~0.89混合基原油0.89~0.93环烷基原油>0.93轻质原油<0.855中质原油0.855~0.934重质原油>0.934二、地面原油的分类第二节原油的物性与分类

低粘油——油层条件下原油粘度低于5mPa·s

中粘油——油层条件下原油粘度低于5～20mPa·s

高粘油——油层条件下原油粘度低于20～50mPa·s

稠油——油层条件下原油粘度高于50mPa·s，相对密度大于0.920

凝析油——地层条件下为气相烃类，开采时气藏压力低于露点压力

后凝析出液态烃

挥发油——地层条件下呈液态，相态上接近临界点，在开发过程中

挥发性强，收缩率高；油气比一般在210—1200m3/m3之

间，一般相对密度小于0.825，体积系数大于1.75

高凝油——凝固点高于40℃的高含蜡原油

三、地层原油的分类第二节原油的物性与分类烷烃

非烃气体：H2S、CO2、CO、N2、H2O蒸汽等少量稀有气体：氦(He)和氩(Ar)天然气＝低分子饱和烷烃＋少量非烃气体组成

标准状况下，甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷(n-C4H10)和异丁烷(i-C4H10)是气体

丙烷、正丁烷和异丁烷经压缩冷却后易液化，是民用液化气（LPG）的主要成分

戊烷和戊烷以上(常用C5+表示)的轻质油称为天然汽油C1(70～98%)、C2(<10%）、C3～C5(一般仅占百分之几)第三节天然气的化学组成

典型天然气的组成

单位：体积百分数

成分天然气产自油井的气甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷己烷庚烷以上氮二氧化碳硫化氢70~981~10痕迹~5痕迹~2痕迹~1痕迹~0.5痕迹~无痕迹~5痕迹~1偶然痕迹50~925~152~141~10痕迹~5痕迹~3无~0.5痕迹~4无~痕迹~6第三节天然气的化学组成一、分类方法一油气藏油藏黑油油藏轻质油油藏重油油藏一般黑油油藏高收缩油油藏挥发油油藏气藏凝析气藏气藏富凝析气气藏贫凝析气气藏湿气气藏干气气藏第四节油气藏分类根据流体的组成、相态特征划分气藏——以C1为主，还含有少量乙烷、丙烷和丁烷凝析气藏——含有C1-C8的烃类。pi下为气态，随p下降会凝析出液态烃（地面相对密度为0.72~0.80，浅色，称凝析油）挥发性油藏（也称临界油气藏）——其特点是含有C8以上的烃类构造上部接近于气体，下部接近于油，但油气无明显分界面，原油具挥发性，相对密度为0.7~0.8油藏——油藏流体中以液相烃为主，油中溶有一定量的天然气，地面相对密度为0.80~0.94，国外常将这类常规油藏中的原油称为黑油重质油藏（有称稠油油藏）——这类油藏原油粘度高、相对密度大。（地面脱气原油相对密度为0.934~1.0、地层温度条件下脱气原油粘度为100~10000mPa•s）第四节油气藏分类二、分类方法二按地层流体性质划分的界限对油气藏分类（陈元千，1987）四、其它分类方法（按埋深分）

浅层油气藏——埋深小于1500m

中深层油气藏——埋深1500~2800m

深层油气藏——埋深2800~4000m

超深层油气藏——埋深大于4000m类别气油比m3/m3天然气甲烷含量%凝析油含量cm3/m3地面液体密度g/cm3天然气凝析气轻质油黑油>18000550~18000250~550<250>8575~9055~75<60<5555~1800——0.70~0.800.72~0.820.76~0.830.83~1.0第四节油气藏分类三、分类方法三地层水：油层水与外部水的总称底水油边水油层水：与油同层的水，包括边水、底水、层间水外部水：如上层水、下层水、夹层水束缚水：油藏形成时留在岩石孔隙中的不可流动的水(1)认识地层成因(2)判断注入水的流动方向及地层连通情况(3)判断油井出水原因(4)分析地面流体与地层流体的配伍性了解地层水的水型的目的：第五节地层水的化学组成与性质1.地层水中常见离子

Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HCO3-、SO4-2等一、地层水的化学组成第五节地层水的化学组成与性质离子毫克当量浓度等于某离子的浓度除以该离子的当量例如，已知氯离子(Cl—)的浓度为7896mg/L，而氯离子的化合当量＝35.3，则氯离子的毫克当量浓度＝7896/35.3＝225.6毫克当量/升地层水的特点：处于地层的高温、高压下，溶解有大量的无机盐及少量烃类2.离子毫克当量浓度矿化度：表示地层水中含盐量的多少，mg/L硬度：指地层水中钙、镁等二价溶解盐离子的含量，mg/L不同地层水的矿化度相差很大，几千-几十万，高含盐使聚合物溶液粘度降低，影响表面活性剂的活性钙镁盐的含量称为碳酸盐硬度，暂时硬度；其它二价盐的含量称为永久硬度3.地层水的矿化度和硬度一、地层水的化学组成第五节地层水的化学组成与性质1.地层水的分类—苏林分类法（四种水型）硫酸钠型（Na2SO4）:大陆冲刷环境下形成，地面水重碳酸钠型（NaHCO3):大陆环境下形成，含油气良好标志氯化镁型（MgCl2):海洋环境下形成，多存在于油、气田内部氯化钙型（CaCl2)：深层封闭构造下形