油層物理何更生版節(jié)市公開課獲獎課件

1、1儲層烴類系統(tǒng)相態(tài)第二章 儲層流體物理性質油氣溶解與分離天然氣高壓物性原油高壓物性地層水高壓物性第1頁第1頁2儲層流體石油天然氣地層水一些分子結構相同碳氫化合物混合物和少許非碳氫化合物混合物儲層烴類:烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴第2頁第2頁3（1）高溫高壓，且石油中溶解有大量烴類氣體；儲層流體特點：（2）隨溫度、壓力改變，油藏流體物理性質也會發(fā)生改變。同時會出現(xiàn)原油脫氣、析蠟、地層水析鹽或氣體溶解等相態(tài)轉化現(xiàn)象。原因烴類物質構成是內(nèi)因；溫度、壓力是外因。第3頁第3頁4第一節(jié) 油氣藏烴類相態(tài)特性 一、油藏烴類化學構成和分類 油藏烴類包括石油、天然氣和石蠟。油氣化學構成主要是復雜碳烴化合物。油藏烴類主要由

2、烷烴第4頁第4頁5（主要成份），環(huán)烷烴、芳香烴構成，烷烴又稱石蠟族烴，其通式為CnH2n+2常溫常壓下C1C4 氣CC 液C以上 石蠟 另外，還含有少許氧、硫、碳化合物，即瀝青一 膠質等。按比重可依次把油氣藏分為下列幾類： （1）氣藏：以CH4為主，還含有少許乙烷、丙、丁烷；第5頁第5頁6 （2）凝析氣藏：含有比丙烷、丁烷更重烴類，可由甲烷直到辛烷（C8），它在原始條件下是氣體，伴隨P下降或采到地面會凝析出液態(tài)烴。液態(tài)烴比重0.6-0.7，顏色淺，稱凝析油。 （3）臨界油氣藏：其特點是含有較重烴類，結構上部靠近氣體，下部靠近于油，但油氣無明顯分界面，比重0.7-0.8。亦稱揮發(fā)性油藏。 （4）

3、油藏：分為帶氣頂和無氣頂油藏，油藏中以液相烴為主，比重0.8-.94,0.94為最高原油比重。第6頁第6頁7 （5）重油油藏：比重在0.94以上者，又稱稠油油藏。 （6）天然瀝青砂，其0不小于10000mPas，不能流動。 二、體系、相、組分、構成及相圖 體系：指由一定種類和質量物質所構成整體。 組分：指混合物體系中各個成份。 相：指體系或系統(tǒng)中含有相同成份、相同物理、 化學性質均勻物質部分。 構成：指混合物體系中各個成份或組分及其相對含量。第7頁第7頁8相圖： 某一個體系相態(tài)是壓力(p)、溫度(T)和比容(v)函數(shù)：相態(tài)方程用來表示相態(tài)方程圖形。油田開發(fā)中最慣用是：pT相圖。第8頁第8頁9三

4、、單、雙、多組分相態(tài)特性1.單組分體系相態(tài)特性 1）液體與其蒸氣呈平衡狀態(tài) 在一個密閉容器內(nèi)，液體蒸發(fā)與蒸氣凝結，若同一時期內(nèi)，離開液體分子數(shù)和回到液體分子數(shù)相等，則液體與其蒸氣處于平衡狀態(tài)。 2）飽和蒸氣壓 當溫度一定，液體與其液面上蒸氣呈平衡狀態(tài)時，由此蒸氣產(chǎn)生壓力稱為飽和蒸氣壓（又簡稱蒸氣壓）。第9頁第9頁10 3）蒸氣壓曲線（PT曲線） 對某一純液體，其蒸氣壓與溫度關系稱為該液體蒸氣壓曲線。 特性：一線（AC線） A.曲線上各點表示在相應溫度上，液氣兩相共存并處于平衡狀態(tài)。 B.反應了單組分相態(tài)改變（T定，P變，構成未變）。 C.單相分系統(tǒng)露點和泡點軌跡相同。 露點壓力：T一定，開始從

5、氣相中凝結出第一批液滴時壓力。 泡點壓力：T一定，開始從液相中分離出第一批氣泡時壓力。第10頁第10頁11 一點（臨界點C）即曲線終點（TC，PC） C點意義：單組分系統(tǒng)處于臨界狀態(tài)時，液氣區(qū)別消失，該點也是兩相共存最高點，高于該點P、T，組分不再處于兩相。 兩區(qū)：氣相區(qū)和液相區(qū)。 2.雙組分烴相圖特性 （1）兩線-泡點線和露點線 地層油飽和壓力：溫度一定,地層油中開始出現(xiàn)第一批氣泡時壓力值稱地層油飽和壓力。第11頁第11頁12 （2）三區(qū) 液相區(qū)：泡點線外側，P地Pb氣體溶于油中成單液相。 氣相區(qū)：露點線外側,BC線上為氣相，壓力下降仍為氣相。 兩相區(qū)：對AC線，由于 P地Pb ，油中有氣分

6、出，對BC線，由于壓力上升,氣體液化，因而成兩相區(qū)。 闡明： 1)該區(qū)為液氣平衡共存P、T范圍每一點液氣都處于平衡狀態(tài)；第12頁第12頁13 2)虛線是液氣等百分比線； 3)因為P、T不同，液氣所占百分比不同； 4)相態(tài)發(fā)生改變后，組分要發(fā)生改變。 (3)三點 C點（TC，PC）：即二線碰點，在該點液相和氣相內(nèi)涵性質，如P、 0 、等與數(shù)量無關性質相同。 T1（CT）：兩相區(qū)最高溫度（臨界凝析溫度），高于此溫度，不論怎樣加壓，也不能使氣體液化。 第13頁第13頁14 P 1（CP）：兩相區(qū)最高壓力（臨界凝析壓力),在T1 內(nèi)，壓力高于P1 ，無論什么下T，液體也不能氣化。 （4）反常凝析區(qū) 正

7、：TC，p下降液體分離出氣體,P上升氣體凝析出液體； 反：TC，p下降氣體凝結出液體,P上升液體氣化；第14頁第14頁15 反：TC，p下降氣體凝結出液體,P上升液體氣化； A.等溫反常蒸發(fā) 在TCTT 1（CT），壓力升高，液體反而氣化這種反常相變現(xiàn)象稱為等溫反常蒸發(fā)。 B.等溫反常凝析 在TCTT 1下，壓力下降，已蒸發(fā)氣體又凝析出液體這種反常相變現(xiàn)象稱為等溫反常凝析。第15頁第15頁16 如圖所表示，在TCTT 1 下，由 E3 E2 ：P上升,液體氣化，E2 E3：P下降氣體凝結，即分別為等溫反常蒸發(fā)和等溫反常凝析。 注：反常區(qū)只是在C點附近較小區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)。 E2點：上露點； E4點：

8、下露點。第16頁第16頁173.多組分烴相圖特性 （1）兩線三區(qū)三點和反常凝析區(qū) （2）圖中各點所代表相態(tài) 在C點左側一定范圍內(nèi),(等溫下）各點： D1點(J)一單相液（未飽和油藏，無氣頂）PPb D 2 點(I)一飽和（100）單相（飽和油藏，臨界油氣藏）PPb D 3點(L)一液氣相兩（帶氣頂油氣藏）PPb第17頁第17頁18 在TCTT1 下，且同一溫度下： E1（反）凝析單氣相(凝析氣藏) E2一飽和凝析單氣相（100） E3一凝析油氣相 TT 1 F點一單氣相（純氣藏）無論什么情況下都為單氣相。第18頁第18頁19 1-1 作業(yè)：分析多組分PT圖在溫度一定各點相態(tài)隨壓力改變規(guī)律（從低

9、壓到高壓再從高壓到壓低）。 復習與思考題： 1.什么是泡點壓力、露點壓力和地層油飽和壓力？ 2.何謂等溫反常蒸發(fā)？何謂等溫反常凝析？ 3.分析多組分PT圖在溫度一定各點相態(tài)隨壓力改變規(guī)律。 4.多組分PT圖油氣相態(tài)改變規(guī)律對于凝析氣藏開發(fā)有何主要啟示作用？為何？ 第19頁第19頁20思考與討論： 1.多組分PT圖油氣相態(tài)改變規(guī)律對于凝析氣藏開發(fā)有何主要啟示作用？為何？ 2.依據(jù)圖2-6試分析為何在混相驅提升采收率時，要選取作混相劑？第20頁第20頁21第二節(jié) 氣體在石油中 溶解與分離 一、 天然氣在石油中溶解 .天然氣在原油中溶解度（g） 在一定壓力溫度下，單位體積原油中溶解 天然氣量。（sm

10、/m） 第21頁第21頁22如p=9.0MPa,t=800C 條件下，1m3原油能溶 解200sm3天然氣，則Rg=200/1=200s m/m. 2.影響Rg原因1）壓力對Rg 影響 引入亨利定律：溫度一定，單組分氣體在液體中溶解度和壓力普通成正比.即 = 式中:-溶解度， sm/m p-溶解時氣體壓力MPa -溶解系數(shù)， sm/mMPa. 第22頁第22頁23 表示在一定溫度下，每增長一個壓力時，單位體積液體中溶解氣量。 定律對一些單質烴氣體在原油中溶解是適當，如：甲烷，丙烷，而乙烷為折線。 圖1 圖1曲線成因： 初始曲線段：各組分不同；直線段：只剩甲烷，滿足亨利定律。第23頁第23頁24

11、圖2RgP0400C600C2）溫度對Rg影響 曲線特點，p、構成一定,T上升,Rg下降。 原因：溫度上升，液體而易揮發(fā)，則溶于液中氣體下降。第24頁第24頁253)構成對Rg影響圖3 RgT0丙烷乙烷甲烷 圖3曲線特點：同一原油，P、T一定，R重烴輕烴。 試分析曲線原因：在相同條件下，甲烷與乙烷比較，乙烷分子量大，較難揮發(fā)，易于溶解在油中，故乙烷g 大。 結論：液氣成份愈靠近，愈大。第25頁第25頁26 4）原油相對密度對Rg影響圖 圖4曲線特點:在同一P、下，同一天然氣下，輕質油中g不小于重質油中g,R輕油重油。分析：圖4闡明，油氣成份愈靠近，烴類氣體在原油中溶解度就愈大。第26頁第26頁

12、27 二、天然氣在石油中分離 油氣分離，即伴伴隨壓力減少而出現(xiàn)原油脫氣是生產(chǎn)中最常見現(xiàn)象。 1.一次脫氣：壓力在地層壓力瞬間降至大氣壓,再分別測出油氣量，這種脫氣方式叫一次脫氣。(亦稱接觸分離或閃蒸分離)。 1）特點：脫氣過程中系統(tǒng)構成不變。 由圖闡明。第27頁第27頁28一次脫氣示意圖第28頁第28頁29闡明兩點：.該圖由上圖得來。.拐點以上之 為油氣體積之和。VPPb2）脫氣過程p-v圖第29頁第29頁30 2.多級脫氣 每一級脫氣待排走之后，液相再繼續(xù)進行下一級脫氣，這種脫氣方式稱為多級脫氣。 特點:脫氣是在系統(tǒng)構成逐層改變條件下進行脫氣。由圖闡明。第30頁第30頁31多 級 脫 氣第31頁第31頁32 3.微分脫氣： 在脫氣過程中，伴隨氣體分出，不停地將氣體放掉而進行脫氣稱為微分