油层物理第二章

油层物理第二章第1页，共110页，2023年，2月20日，星期六第三节

天然气的高压物性

本节目的：u了解天然气的化学组成描述方法；u明确天然气分子量、密度和相对密度的定义；u掌握天然气的状态方程和对应状态原理；u掌握天然气的偏差系数、体积系数、压缩系数、粘度的定义、影响因素及确定方法；deviationfactorcorrespondingstatelaw第2页，共110页，2023年，2月20日，星期六本节重点：u天然气的状态方程和对应状态原理；u天然气各高压物性参数的定义、影响因素及确定方法。本节难点：u偏差系数的定义、物理含义和确定方法；天然气粘度的影响因素分析。第三节

天然气的高压物性

第3页，共110页，2023年，2月20日，星期六1、天然气的组成：（烃类、非烃类）实验室用气相色谱仪分析u天然气：指从地下采出的，常温常压下相态为气态的烃类和少量非烃类气体组成的混合物。l烃类：C1(70~98%)、C2(<10%）C3~C5(一般仅占百分之几)l非烃类：H2S、CO2、N2、CO、O2、H2Ar、He

一、天然气的常规物性第4页，共110页，2023年，2月20日，星期六2、天然气的分类一、天然气的常规物性（freegas)（associatedgas)（condensategas)(sourgas)(richgas)(poorgas)第5页，共110页，2023年，2月20日，星期六3、天然气组成的表示方法

三种方法：摩尔组成、体积组成、质量组成u摩尔组成：用yi表示，最常用的一种表示方法摩尔组成：各组分的摩尔数占总摩尔数的分数。

（摩尔分数，可用百分数，也可用小数表示）一、天然气的常规物性molefraction第6页，共110页，2023年，2月20日，星期六u体积组成：各组分的体积占总体积的分数。

★当考虑天然气为遵循阿伏加德罗定律的混合气体时，其体积组成与摩尔组成相等3、天然气组成的表示方法u质量组成：用符号Gi表示

质量组成：各组分的质量占总质量的分数

标准状态下1mol气体体积为22.4L第7页，共110页，2023年，2月20日，星期六u质量组成与摩尔组成的换算

由，可推得：Mi为组分i的摩尔质量(molecularweight)3、天然气组成的表示方法第8页，共110页，2023年，2月20日，星期六4、天然气分子量、密度和相对密度(molecularweight、density、specificgravity)

u天然气分子量

l定义：标态下1mol（0℃、1atm、22.4l）天然气具有的质量，即平均分子量、视分子量l确定方法：一、天然气的常规物性第9页，共110页，2023年，2月20日，星期六u天然气密度(density)

在一定温度、压力下，单位体积天然气的质量。

u天然气相对密度(specificgravityorrelativedensity)在20℃，0.101MPa下天然气的密度与干燥空气的密度之比。或4、天然气分子量、密度和相对密度（g/cm3，Kg/m3）标准状态：工程：20℃、1at；实验室：0℃、1at第10页，共110页，2023年，2月20日，星期六二、天然气的状态方程★和对应状态原理

状态方程：描述流体压力、体积、温度之间关系的数学方程式。F（p、V、T）＝01、理想气体的状态方程

l上式描述的气体pVT

行为与气体种类无关→pV＝nRT称为理想气体的状态方程。l理想气体(idealgas)：气体分子无体积、无质量、相互间无作用力的假想气体。第11页，共110页，2023年，2月20日，星期六l实际气体(realgas)：分子有大小、分子间有作用力（引力、斥力）

→pVT

行为常常不满足理想气体状态方程：

w在低压下，近似满足；（＜4atm，温度较高）

w在高压下，分子间距↓

→不能忽视分子大小及分子间作用力

→不满足理想气体状态方程1、理想气体的状态方程用什么方程描述实际气体的pVT行为？第12页，共110页，2023年，2月20日，星期六2、真实气体的状态方程(1)天然气压缩状态方程二、天然气的状态方程和对应状态原理

Z—压缩因子、偏差系数、偏差因子特点：l保留了理想气体状态方程的基本形式，仅增加参数Z。计算简便，广为工程计算中采用。l不受压力的限制，在很高的压力下可用。第13页，共110页，2023年，2月20日，星期六(2)偏差系数Z

★

偏差系数：给定温度、压力下，实际气体所占体积与同温同压下相同数量的理想气体所占体积之比。

2、真实气体的状态方程u反映了实际气体与理想气体压缩性的差异。

l分子体积、分子间斥力→实气比理气难压缩；l分子间引力→实气比理气易压缩；→Z的大小反映了两方面影响的综合效果。物理意义：第14页，共110页，2023年，2月20日，星期六lZ＝1，V实＝V理→实气接近理气

lZ＜1，V实＜V理→实气比理气易压缩←引力

lZ＞1，V实＞V

理→实气比理气难压缩←斥力2、真实气体的状态方程u反映了实际气体与理想气体pVT行为的偏差程度

lZ

相当于理想气体状态方程中引入的校正系数，校正实际气体由于分子大小和分子间力的作用引起的非理想性。

l不同气体，在不同T、p

下，偏离理想气体pVT

行为的程度不同→Z＝f（p、T、组成）★Z是用气体状态方程计算实际气体pVT

行为的关键第15页，共110页，2023年，2月20日，星期六3、偏差系数Z的求取★方法：实验测定、图版法、状态方程法二、天然气的状态方程和对应状态原理

①实验测定据状态方程有：→式中：p0＝1atm，T0=20℃，V0

为T0、p0

下的体积。在p、T下，在标态下，第16页，共110页，2023年，2月20日，星期六②图版法u单组分气体的Z~(p,T)图版：

——用实验测定的不同T、p下的Z绘制。u混合气体的Z~(pr,Tr)图版：

——据对应状态原理用实测数据绘制；

——Z~(pr

,Tr)图版是一种通用图版。原因：l对单组分气体：Z＝f（p、T）l对混合气体：Z＝f（p、T、组成）→不可能测定、绘制所有混合气体的Z~(p,T)

图3、偏差系数Z的求取★第17页，共110页，2023年，2月20日，星期六4、对应状态原理（correspondingstatelaw）(1)对比参数(reducedparameter)对于体系，在p、T条件下u对单组分（single-component)二、天然气的状态方程和对应状态原理

l对比温度：(reducedtemperature)

l对比体积：(reducedvolume)

l对比压力：(reducedpressure)

第18页，共110页，2023年，2月20日，星期六u多组分(multi-component)l视/拟临界压力：pseudo-criticalpressure4、对应状态原理l视/拟对比压力：pseudo-reducedpressure

l视/拟对比温度：pseudo-reducedtemperature

l视/拟临界温度：pseudo-criticaltemperature

第19页，共110页，2023年，2月20日，星期六4、对应状态原理(2)对比状态(correspondingstate)对比状态：两种气体，当对比压力、对比温度相同时，若对比体积也近似相同，则称这两种气体处于同一对应状态。★实验证实，各种真实气体都满足此规律。(3)对应状态原理（correspondingstatelaw）对应状态原理：当两种气体，处于同一对应状态时，气体的内涵性质如偏差系数Z，粘度等也近似相同。intensiveproperty第20页，共110页，2023年，2月20日，星期六5、气体偏差系数Z~(pr

,Tr)通用图版将参数：T＝TrTc，p＝pr

pc，V＝Vr

Vc带入：Z＝pV／nRT二、天然气的状态方程和对应状态原理

lpcVc／RTc=Zc真实气体在临界点的偏差系数lZc≈constant；且各种真实气体的Zc

非常接近

→对比状态下，任何气体Z相同

→可用任何气体绘制Z~(pr

,Tr)通用图版。则：第21页，共110页，2023年，2月20日，星期六6、对应状态原理求天然气Z（查图版）

①天然气视临界参数的求取方法：u由天然气的相对密度求取

l图版（图2-23）

l经验公式(empiricalformula)二、天然气的状态方程和对应状态原理

(pseudocriticalparameters)第22页，共110页，2023年，2月20日，星期六u由天然气的组成求取★

l视临界压力：ppc＝∑yi

pci

l视临界温度：Tpc＝∑yiTciu视临界参数的非烃校正对于非烃如H2S、CO2含量较高（>5%）时，应对Tpc和ppc校正。

l修正曲线图版修正（图2-24）l经验公式6、对应状态原理求天然气Z第23页，共110页，2023年，2月20日，星期六l经验公式校正后的拟临界温度和压力：A---天然气中H2S和CO2摩尔分数之和。B---天然气中H2S摩尔分数。6、对应状态原理求天然气Z第24页，共110页，2023年，2月20日，星期六②查图版确定偏差系数的步骤u根据已知天然气的组成或相对密度求拟临界温度、拟临界压力；u如含有非烃H2S、CO2，对拟临界温度和拟临界压力进行校正；u根据给定的温度、压力，计算拟对比温度和拟对比压力；u查图版（图2-40），求得偏差系数。③例：书上P127-131,例2-1、2-2、2-3。6、对应状态原理求天然气Z第25页，共110页，2023年，2月20日，星期六三、天然气的体积系数Bg

1、定义

（formationvolumefactor)油藏条件下（p地、T地）天然气的体积与其在地面标准状态下（20℃、0.1MPa）的体积之比。

标准状态：（美）t=15.6℃，p=0.1MPa（中、苏）t=20℃，p=0.1MPa（实验室）t=0℃，p=0.1MPa在p地、T地下的体积标态下的体积★Bg描述了一定量天然气从地下→地面，由于T、p改变引起的体积膨胀的大小。天然气Bg＜＜1第26页，共110页，2023年，2月20日，星期六2、Bg的确定

三、天然气的体积系数Bg

在地层条件下，地面标准状况下，Z=1天然气体积系数Bg的计算公式

第27页，共110页，2023年，2月20日，星期六→组成一定的天然气：三、天然气的体积系数Bg

★掌握地层天然气Bg~p

和Bg~T

关系图。l当T恒定时，Z＝f（p），Bg=CZ/p（油藏条件）l当p恒定时，Z＝f（T），Bg=CZ(273+t)第28页，共110页，2023年，2月20日，星期六四、天然气的等温压缩系数Cg

1、定义(isothermalcompressibility)

Cg：在等温条件下，天然气随压力变化的体积变化率。物理意义：在温度一定时，当体系压力改变单位压力时，单位体积的天然气其体积改变量。

单位：MPa-1第29页，共110页，2023年，2月20日，星期六2、Cg的求取四、天然气的等温压缩系数Cg

由气体偏差系数状态方程又因<1><2>将<1>、<2>式带入等温压缩系数定义式：<3>第30页，共110页，2023年，2月20日，星期六u对理想气体

lZ=1，四、天然气的等温压缩系数Cg

，u单组分气体

l根据（p、T）查相应温度下Z~p图→Z；l用Z~p图求取Z点的斜率，即

l将Z和带入→Cg。第31页，共110页，2023年，2月20日，星期六u天然气（多组分气体）l计算公式四、天然气的等温压缩系数Cg

由则天然气等温压缩系数Cg的计算公式

将上两式带入<3>式：第32页，共110页，2023年，2月20日，星期六l计算步骤

-根据yi或相对密度计算ppc和Tpc；

-计算拟对比参数ppr和Tpr；

-查Z~(ppr

,Tpr)图版（图2-23）→Z；

-用Z~(ppr

,Tpr)图版求取Z点的斜率-将Z和四、天然气的等温压缩系数Cg

带入→Cg。第33页，共110页，2023年，2月20日，星期六l天然气的视对比压缩系数Cpr

四、天然气的等温压缩系数Cg

-Cpr是无因次参数；-Cpr可根据拟对比参数ppr和Tpr由图版(图2-26)查得；-由查得的Cpr计算天然气Cg，免去求取Z的麻烦l例：书上P136-137例2-4、2-5、2-6。pseudoreducedcompressibility第34页，共110页，2023年，2月20日，星期六注意：l天然气等温压缩系数Cg与偏差系数(压缩因子）Z的区别；l理想气体：Cg＝1/p；天然气：Cg＝f（1/p）。四、天然气的等温压缩系数Cg

第35页，共110页，2023年，2月20日，星期六五、天然气的粘度μg

1、定义（viscosity)

μg：当天然气分子层间相对运动时，相邻分子层间单位接触面积上的剪切力shearingforce（内摩擦力internalfrictionresistance）与其速度梯度的比值，即：常用单位：mPa.s（国际），cP（工程）

第36页，共110页，2023年，2月20日，星期六2、影响天然气粘度的因素天然气μg＝f（T，p，组成）l天然气压缩性大→低压和高压下，μg

的变化规律不同l高、低压影响判定：根据（Tpr、ppr）

五、天然气的粘度μg

稀气体区——低压；稠气体区——高压。第37页，共110页，2023年，2月20日，星期六l天然气μg变化规律：2、影响天然气粘度的因素第38页，共110页，2023年，2月20日，星期六3、天然气μg的求取

u低压下粘度计算

l图版法

l经验公式

u高压下粘度计算

l图版法

l经验公式五、天然气的粘度μg

第39页，共110页，2023年，2月20日，星期六(1)低压（1atm）下气体粘度的求取

u单组分气体(single-component)

l查单组分气体μ~T

图(2-29)

l经验公式（Golubev公式）：3、天然气μg的求取（0.1MPa下，临界温度时的粘度）第40页，共110页，2023年，2月20日，星期六u天然气（naturalgas)：

l由天然气平均M或γ及温度查μ~(M,γ,T)粘度图版(图2-48)；

l若天然气含有非烃气体H2S、CO2、N2时，应进行非烃校正：3、天然气μg的求取-根据天然气中非烃的含量，查粘度图版得粘度修正值，附加到根据粘度图版查得的粘度值，得到天然气的粘度。第41页，共110页，2023年，2月20日，星期六u天然气（naturalgas)：l经验公式：3、天然气μg的求取-对比态关联法

-根据天然气组成

第42页，共110页，2023年，2月20日，星期六(2)高压下气体粘度的求取①先求得低压（1atm）下气体粘度μg1；②高压校正：

l计算对比参数：单组分气体：pr、Tr

天然气：ppr、Tpr

l查μg/μg1~(pr

,Tr)图(2-31)：求得μg/μg1

l高压下气体的μg：3、天然气μg的求取第43页，共110页，2023年，2月20日，星期六3、天然气μg的求取l例：书上P140，例2-7、2-8。第44页，共110页，2023年，2月20日，星期六1、溶解度(solubility)和溶解系数(solubilitycoefficient)

(1)溶解度Rs

Solubility：一定p、T下，单位地面体积的某种原油能够溶解的气量在标态下的体积。

六、天然气在原油中的溶解度★溶解度反映了某种液体溶解某种气体的能力。第45页，共110页，2023年，2月20日，星期六(2)溶解系数α（solubilitycoefficient）α：温度一定时，每增加单位压力时，单位体积液体中溶解气量的增加值。m3/(m3.Mpa)1、溶解度和溶解系数lα与单组分气体性质有关；molecularweight★α反映了某种油溶解某种气的难易程度。l气体分子量↑→α↑→Rs↑第46页，共110页，2023年，2月20日，星期六2、影响Rs大小的因素：（p、T、组成）

(1)p的影响①Henry’slaw：在温度一定时，某一单组分气体在液体中的溶解度与压力成正比。

②Henry’slaw的适用条件（稀溶液）

a.

T=const；b.气液不易互溶；c.气体为单组分。六、天然气在原油中的溶解度第47页，共110页，2023年，2月20日，星期六

③天然气的Rs与p的关系：不满足Henry’slaw

2、影响Rs大小的因素u天然气溶解曲线的特点lOA段：p↑→α↓；α随p而变平均溶解度系数lAB段：α＝常数；lAB段的α＜OA段的α溶解曲线＝OA曲线段＋AB直线段第48页，共110页，2023年，2月20日，星期六2、影响Rs大小的因素

l压力、体系组成一定时，随温度的增加，天然气溶解度随着降低，l温度变化一定时，高压时溶解度的降低更大

(2)温度T的影响第49页，共110页，2023年，2月20日，星期六l天然气密度↑→溶解度↑

-干气Rs＜湿气Rs

-单组分气体溶解度大小为：

C3>C2>CO2>C1>N22、影响Rs大小的因素(3)体系组成(composition)的影响①气组成的影响②原油组成的影响l原油密度越大，天然气溶解度越小，-重油中的Rs＜轻油中的Rs第50页，共110页，2023年，2月20日，星期六2、影响Rs大小的因素u天然气在原油中的溶解规律：★

l油越轻，气越重，天然气的Rs

越大；l体系温度越低，天然气的Rs

越大；l体系压力越高，天然气的Rs

越大。第51页，共110页，2023年，2月20日，星期六地层原油的特点：处于地层的高温高压下，且溶解有大量的天然气。本节内容@原油的常规物性@地层原油的溶解气油比(solutiongas-oilratio)@地层原油的体积系数(formationvolumefactor)@地层原油的压缩系数(compressibility)@地层原油的粘度(viscosity)第三节地层原油的高压物性第52页，共110页，2023年，2月20日，星期六本节目的：

u了解原油的化学组成和分类；

u掌握地层油的单相体积系数、两相体积系数、压缩系数、粘度的定义、影响因素及确定方法。第三节地层原油的高压物性本节重点：

u地层油高压物性参数定义、影响因素及确定方法。本节难点：

u两相体积系数的定义及计算公式推导；

u各高压物性参数的影响因素分析。totalvolumefactor第53页，共110页，2023年，2月20日，星期六1、原油的组成：C5+

烃＋非烃2、原油的分类

u按胶质-沥青质含量一、原油的常规物性<8%，少胶原油8~25%，胶质原油>25%，多胶原油u按含蜡量<1%，少蜡原油1~2%，含蜡原油>2%，高含蜡原油u按含硫量<0.5%，少硫原油>0.5%，含硫原油第54页，共110页，2023年，2月20日，星期六3、原油的密度和相对密度l密度(density)一定温度、压力下单位体积原油的质量一、原油的常规物性l相对密度(specificgravityorrelativedensity)标态（20℃，1atm）下，原油密度与4℃的水的密度之比。一般γo：0.8～0.94。，g／cm3第55页，共110页，2023年，2月20日，星期六二、天然气从原油中的分离通常有两种基本类型：l闪蒸分离（一次脱气）l微分分离（多次脱气）

在等温条件下，将体系压力逐渐降低到指定分离压力，待体系达相平衡状态后，一次性排出从油中脱出的天然气的分离方式；又称接触分离、一次脱气。1、闪蒸分离第56页，共110页，2023年，2月20日，星期六特点：l一次性连续降压，一次性脱气；l体系总组成不变，油气两相始终保持接触。1、闪蒸分离第57页，共110页，2023年，2月20日，星期六结果：l脱出气量多，油量少，测出的气油比(GOR＝Vg／Vo)高，气体比重大（含C2-C5多）1、闪蒸分离l脱气的p-V关系为两相交的直线段，交点为气液开始分离的初始点，即体系的泡点(p泡)→体系饱和压力pb＝p泡(实验测体系pb

的依据)第58页，共110页，2023年，2月20日，星期六2、微分分离/脱气微分分离：等温降压过程中，不断使分出的天然气从体系中排出，保持体系始终处于泡点状态的分离方式。二、天然气从原油中的分离特点：l气油分离在瞬间完成，气油两相接触极短；l组成不断变化。第59页，共110页，2023年，2月20日，星期六3、级次/多级脱气级次脱气：在脱气过程中，分几次降低压力，直至降到最后的指定压力为止。而每次降低压力时分离出来的气体都及时地从油气体系中放出。

二、天然气从原油中的分离特点：l分次降压，分次脱气；l每次脱气类似于一次独立的闪蒸分离；l脱气过程中体系组成要发生变化。第60页，共110页，2023年，2月20日，星期六结果：l脱出气量比一次脱气少，油量比一次脱气多，测出的气油比小，气体比重小。l气油比GOR＝Vg／Vo

式中：Vo—最后一次脱气后的油体积（标）

Vg=∑Vgi（标）3、级次/多级脱气第61页，共110页，2023年，2月20日，星期六二、天然气从原油中的分离结论：★l级次脱气比闪蒸分离得到的气更干，气量更少；l级次脱气比闪蒸分离得到的油更轻，油量更多。4、闪蒸分离和级次脱气对比第62页，共110页，2023年，2月20日，星期六1、定义(solutiongas-oilratio)Rs：某T、p下的地层原油在地面脱气后，得到1m3

脱气原油时所分离出的气量，即：三、地层原油的溶解气油比RS式中：Rs－溶解气油比，（标）m3／m3；

Vg－原油在地面脱出气量，（标）m3；

Vs－地面脱气原油的体积；m3。★Rs表示单位体积地面原油在地层条件下所溶解的天然气量；度量了地层原油中溶解气量的多少。第63页，共110页，2023年，2月20日，星期六l油藏原始条件下的Rs称原始溶解气油比Rsi。lp≥pb：Rs＝Rsi；lp＜pb：p↑→Rs↑三、地层原油的溶解气油比RS地层油溶解气油比Rs－p曲线特点第64页，共110页，2023年，2月20日，星期六2、原油的溶解气油比Rs

与天然气的溶解度Rs

的区别气油比Rs

=脱出气V(标)／脱气油V(标)溶解度Rs

=能溶解的气V(标)／油V(标)l参数的物理意义不同：气油比——反映地层油中溶解气的多少溶解度——反映某种油溶解某种气的能力大小三、地层原油的溶解气油比RS第65页，共110页，2023年，2月20日，星期六l曲线的形态不同：

-气油比曲线有最大值平缓段

-溶解度曲线无最大值lp≤pb时，两者数值上相等：气油比Rs＝溶解度Rsl油层p>pb时，数值上气油比Rs<溶解度Rs★掌握地层原油Rs－p

曲线特点。2、溶解气油比Rs

与溶解度Rs

的区别第66页，共110页，2023年，2月20日，星期六3、影响溶解气油比的因素

l地层油组成：轻质组分越多，Rs越大；

l地层温度：T↑→Rs↓；

l油层压力：三、地层原油的溶解油气比RSp≥pb，Rs=Rsi；p＜pb，p↓→Rs↓；l脱气方式有关：Rs（一级脱气）>Rs（多级脱气）采用一次脱气测定的溶解气油比Rs为基准！第67页，共110页，2023年，2月20日，星期六四、地层原油的体积系数Bo

1、定义Bo：原油在地下的体积与其在地面标况下脱气后体积之比。

★Bo反映了地层油→地面后的体积变化幅度Vf－地层油体积，m3Vs－地面脱气油体积，(标)m3Bo－地层油体积系数，(标)m3／m3在高压下，原油会受到压缩，但（溶解气＋热膨胀＞＞弹性压缩的影响）地层原油Bo＞1第68页，共110页，2023年，2月20日，星期六2、影响原油体积系数的因素l溶解气量：气油比Rs↑→Bo↑；（溶解气）l地层温度：T↑→Bo↑；（热膨胀）l地层压力：

四、地层原油的体积系数Bo

★掌握Bo－p

曲线的特点。wp＜pb：p↑→Bo↑（Rs↑）wp＝pb：Bo=Bomax最大；wp＞pb：p↑→Bo↓（Rs=Rsi，p↑油受到压缩）第69页，共110页，2023年，2月20日，星期六四、地层原油的体积系数Bo

3、原油收缩系数反映地层原油由地下至地面脱气后，其体积收缩的大小，有两种定义l原油体积系数的倒数，即1/Bo；l（Bo-1）/Bo，即（Vf-Vs)/Vf。第70页，共110页，2023年，2月20日，星期六4、地层油气两相体积系数Bt(totalvolumefactor)

(1)定义：

Bt：当p<pb时，在给定的压力条件下地层原油体积和分离出的天然气体积之和（两相体积）与在地面脱气后的原油体积之比。

四、地层原油的体积系数Bo

Bt-地层油气两相体积系数，m3／m3；Vof、Vgf-地层中油、气体积，m3；Vs-地面脱气原油的体积，（标）m3。★Bt描述了地层油＋气的总体积与地面油体积间的关系。第71页，共110页，2023年，2月20日，星期六4、地层油气两相体积系数Bt(2)两相体积系数Bt

的计算

l据定义：lVgf＝p≤pb时，地层油中分离出的气体积第72页，共110页，2023年，2月20日，星期六4、地层油气两相体积系数BtlVgf＝p≤pb时，地层油中分离出的气体积＝（地层油在原始p下溶解的气量－目前p下溶解的气量)折算到目前地层pRs＝地面Vg／地面VsBg=地层Vg／地面VgRsiVsRsVs＝（Rsi－Rs）Vs×Bg第73页，共110页，2023年，2月20日，星期六4、地层油气两相体积系数Btl将Vgf

带入Bt

式中有：l地层油气两相体积系数第74页，共110页，2023年，2月20日，星期六

lBt

在p≤pb时才存在

lp↓→Bt

快速↑

lp＝pb时，Rs=RsiBt最小：Btmin＝Bob4、地层油气两相体积系数Bt两相体积系数最小值等于单相体积系数最大值lp=1atm，Rs=0，Bg=1，Bo=1(3)Bt－p曲线特点：→Bt=Bo+Rsi=1+Rsi（最大）第75页，共110页，2023年，2月20日，星期六五、地层原油的压缩系数Co

1、定义

Co：T=const时，当压力改变单位压力时，地层原油的体积变化率。Co－压缩系数，1／MPaVf－地层原油体积。★Co表示每降低单位压力，单位体积原油膨胀具有的驱油能力；定量描述了地层油的弹性能大小。★在地层p＞pb时，Co才有意义。第76页，共110页，2023年，2月20日，星期六五、地层原油的压缩系数Co

2、压缩系数Co

的求取据Co

定义：l据Bo＝Vf／Vs

得：lp＝pb时，Vf＝Vb

为最大：——实验测定Co公式——用Bo计算Co公式第77页，共110页，2023年，2月20日，星期六3、影响Co

的因素l溶解气量：气油比Rs↑→Col地层温度：TCol地层压力：五、地层原油的压缩系数Co

wp＞pb时，Co－p曲线才存在；wp↑→Co↓p＝pb，Co最大；★掌握Co－p

曲线特点。

Co(脱气原油)=4~7×10-41/MPa

Co(地层原油)=70~140×10-41/MPa第78页，共110页，2023年，2月20日，星期六1、定义μo：地层原油流动时，原油分子层间的内摩擦阻力★地层油粘度反映原油流动的难易程度。2、影响地层原油粘度的因素

l原油组成：重组分↑→μo↑胶质、沥青↑→μo↑

l溶解气量：六、地层原油粘度oRs↑→μo↓第79页，共110页，2023年，2月20日，星期六p＜pb：p↑→μo↓

p＝pb：μo最小p＞pb：p↑→μo↑★掌握μo－p

曲线的特点。2、影响地层原油粘度的因素l地层T：l地层p：（μo对T特别敏感）T↑→μo↓↓第80页，共110页，2023年，2月20日，星期六地层水的特点：处于地层的高温、高压下，溶解有大量的无机盐及少量烃类。本节内容@地层水的矿化度(salinity)和硬度(hardness、solidness)@地层水的分类和水型判断@地层水的高压物性第五节地层水的高压物性inorganicsalt第81页，共110页，2023年，2月20日，星期六本节目的：u了解地层水的化学组成及显著特征；u明确地层水组成的描述方法；u掌握水型分类方法；u掌握地层水的体积系数、压缩系数、粘度、天然气在地层水中的溶解度的定义、影响因素及确定方法。第五节地层水的高压物性第82页，共110页，2023年，2月20日，星期六本节重点：u水型分类方法及判断；u地层水各高压物性参数的定义、影响因素及确定方法。本节难点：u水型的判断第五节地层水的高压物性第83页，共110页，2023年，2月20日，星期六一、地层水的矿化度和硬度1、地层水中常见离子Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HCO3-、SO42-等2、地层水的矿化度和硬度矿化度(salinity)

：地层水中矿物盐的总含量。(mg/L，ppm)

1ppm=1mg/L=10-6Kg/L

硬度：每升水中Ca2+、Mg2+等二价阳离子的含量。hardness、solidness第84页，共110页，2023年，2月20日，星期六1、分类——

苏林分类法（四种水型）l硫酸钠型（Na2SO4）sodiumsulfate

大陆冲刷环境下形成，地面水l重碳酸钠型（NaHCO3）sodiumbicarbonate

大陆环境下形成，含油气良好标志l氯化镁型（MgCl2）magnesiumchloride

海洋环境下形成，多存在于油、气田内部l氯化钙型（CaCl2）calciumchloride深层封闭构造下形成，含油气良好标志二、地层水的分类和水型判断第85页，共110页，2023年，2月20日，星期六2、水型判断

l地层水中主要阴、阳离子结合顺序二、地层水的分类和水型判断l水型命名：以某种化合物的出现趋势而定。l水型判断：用离子当量浓度计算的成因系数判断

w离子当量浓度＝离子矿化度／离子当量

w离子当量＝原子量／离子价数equivalentconcentrationanion、cation第86页，共110页，2023年，2月20日，星期六2、水型判断苏林水型划分表l例：书上P138-139例2-13。第87页，共110页，2023年，2月20日，星期六三、地层水的高压物性1、地层水中天然气的溶解度Rw（solubility)(1)定义Rw：单位地面体积水在地层温度、压力下溶解的气量在标态下的体积。

式中：Rw－地层水中天然气溶解量，（标）m3／m3；

Vg标－地层水中气量，（标）m3；

Vws－地面水的体积；（标）m3。第88页，共110页，2023年，2月20日，星期六l压力：

p↑→Rw↑l温度：不明显

T<50℃,T

Rw

T>50℃,TRw

l矿化度：矿化度↑→Rw↓1、地层水中天然气的溶解度Rw(2)影响Rw因素★总之，天然气在地层水中的溶解度极低。第89页，共110页，2023年，2月20日，星期六2、地层水的体积系数Bw(1)定义(formationvolumefactor)Bw：单位体积地面水在油层条件下的体积。三、地层水的高压物性★一般Bw=0.97~1.06，取Bw≈1.0Bw－地层水体积系数,(标)m3／m3；Vw－地层水体积，m3；Vws－地面水的体积,(标)m3。第90页，共110页，2023年，2月20日，星期六l压力

p↑→Bw↓l温度

T↑→Bw↑l天然气溶解度Rw↑→Bw↑l矿化度：矿化度↑→Bw↓2、地层水的体积系数Bw(2)影响Bw

因素：第91页，共110页，2023年，2月20日，星期六3、地层水的压缩系数Cw(1)定义(compressibility)Cw：当T=const时，单位体积地层水当压力改变单位压力时其体积的变化率三、地层水的高压物性★Cw一般为3.7~5×10-41/MPa第92页，共110页，2023年，2月20日，星期六l压力

p↑→Cw↓l温度T<50℃,TCw

T>50℃,TCw

l天然气溶解度Rw↑→Cw↑l矿化度：矿化度↑→Cw↓3、地层水的压缩系数Cw(2)影响Cw因素：第93页，共110页，2023年，2月20日，星期六(3)Cw求取：图版法l查图版（图2-61a)确定无溶解气时Cw；l查图版（图2-59)确定溶解气量Rw；l对Cw校正

-根据溶解气量Rw查图版（图2-61b)确定Cw的校正系数，对Cw校正-关系式3、地层水的压缩系数Cwl例：书上P141-142例2-14。第94页，共110页，2023年，2月20日，星期六4、地层水的粘度μw（viscosity)

lμw

反映地层水流动的难易程度；

三、地层水的高压物性l影响μw的因素：wT↑→μw↓（主要因素）wp、矿化度影响不大第95页，共110页，202