油層物理第二章

油層物理第二章第1頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)

天然氣的高壓物性

本節(jié)目的：u了解天然氣的化學(xué)組成描述方法；u明確天然氣分子量、密度和相對(duì)密度的定義；u掌握天然氣的狀態(tài)方程和對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理；u掌握天然氣的偏差系數(shù)、體積系數(shù)、壓縮系數(shù)、粘度的定義、影響因素及確定方法；deviationfactorcorrespondingstatelaw第2頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本節(jié)重點(diǎn)：u天然氣的狀態(tài)方程和對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理；u天然氣各高壓物性參數(shù)的定義、影響因素及確定方法。本節(jié)難點(diǎn)：u偏差系數(shù)的定義、物理含義和確定方法；天然氣粘度的影響因素分析。第三節(jié)

天然氣的高壓物性

第3頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、天然氣的組成：（烴類(lèi)、非烴類(lèi)）實(shí)驗(yàn)室用氣相色譜儀分析u天然氣：指從地下采出的，常溫常壓下相態(tài)為氣態(tài)的烴類(lèi)和少量非烴類(lèi)氣體組成的混合物。l烴類(lèi)：C1(70~98%)、C2(<10%）C3~C5(一般僅占百分之幾)l非烴類(lèi)：H2S、CO2、N2、CO、O2、H2Ar、He

一、天然氣的常規(guī)物性第4頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、天然氣的分類(lèi)一、天然氣的常規(guī)物性（freegas)（associatedgas)（condensategas)(sourgas)(richgas)(poorgas)第5頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、天然氣組成的表示方法

三種方法：摩爾組成、體積組成、質(zhì)量組成u摩爾組成：用yi表示，最常用的一種表示方法摩爾組成：各組分的摩爾數(shù)占總摩爾數(shù)的分?jǐn)?shù)。

（摩爾分?jǐn)?shù)，可用百分?jǐn)?shù)，也可用小數(shù)表示）一、天然氣的常規(guī)物性molefraction第6頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月u體積組成：各組分的體積占總體積的分?jǐn)?shù)。

★當(dāng)考慮天然氣為遵循阿伏加德羅定律的混合氣體時(shí)，其體積組成與摩爾組成相等3、天然氣組成的表示方法u質(zhì)量組成：用符號(hào)Gi表示

質(zhì)量組成：各組分的質(zhì)量占總質(zhì)量的分?jǐn)?shù)

標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1mol氣體體積為22.4L第7頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月u質(zhì)量組成與摩爾組成的換算

由，可推得：Mi為組分i的摩爾質(zhì)量(molecularweight)3、天然氣組成的表示方法第8頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、天然氣分子量、密度和相對(duì)密度(molecularweight、density、specificgravity)

u天然氣分子量

l定義：標(biāo)態(tài)下1mol（0℃、1atm、22.4l）天然氣具有的質(zhì)量，即平均分子量、視分子量l確定方法：一、天然氣的常規(guī)物性第9頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月u天然氣密度(density)

在一定溫度、壓力下，單位體積天然氣的質(zhì)量。

u天然氣相對(duì)密度(specificgravityorrelativedensity)在20℃，0.101MPa下天然氣的密度與干燥空氣的密度之比?；?、天然氣分子量、密度和相對(duì)密度（g/cm3，Kg/m3）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：工程：20℃、1at；實(shí)驗(yàn)室：0℃、1at第10頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、天然氣的狀態(tài)方程★和對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理

狀態(tài)方程：描述流體壓力、體積、溫度之間關(guān)系的數(shù)學(xué)方程式。F（p、V、T）＝01、理想氣體的狀態(tài)方程

l上式描述的氣體pVT

行為與氣體種類(lèi)無(wú)關(guān)→pV＝nRT稱(chēng)為理想氣體的狀態(tài)方程。l理想氣體(idealgas)：氣體分子無(wú)體積、無(wú)質(zhì)量、相互間無(wú)作用力的假想氣體。第11頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月l實(shí)際氣體(realgas)：分子有大小、分子間有作用力（引力、斥力）

→pVT

行為常常不滿(mǎn)足理想氣體狀態(tài)方程：

w在低壓下，近似滿(mǎn)足；（＜4atm，溫度較高）

w在高壓下，分子間距↓

→不能忽視分子大小及分子間作用力

→不滿(mǎn)足理想氣體狀態(tài)方程1、理想氣體的狀態(tài)方程用什么方程描述實(shí)際氣體的pVT行為？第12頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、真實(shí)氣體的狀態(tài)方程(1)天然氣壓縮狀態(tài)方程二、天然氣的狀態(tài)方程和對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理

Z—壓縮因子、偏差系數(shù)、偏差因子特點(diǎn)：l保留了理想氣體狀態(tài)方程的基本形式，僅增加參數(shù)Z。計(jì)算簡(jiǎn)便，廣為工程計(jì)算中采用。l不受壓力的限制，在很高的壓力下可用。第13頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)偏差系數(shù)Z

★

偏差系數(shù)：給定溫度、壓力下，實(shí)際氣體所占體積與同溫同壓下相同數(shù)量的理想氣體所占體積之比。

2、真實(shí)氣體的狀態(tài)方程u反映了實(shí)際氣體與理想氣體壓縮性的差異。

l分子體積、分子間斥力→實(shí)氣比理氣難壓縮；l分子間引力→實(shí)氣比理氣易壓縮；→Z的大小反映了兩方面影響的綜合效果。物理意義：第14頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月lZ＝1，V實(shí)＝V理→實(shí)氣接近理氣

lZ＜1，V實(shí)＜V理→實(shí)氣比理氣易壓縮←引力

lZ＞1，V實(shí)＞V

理→實(shí)氣比理氣難壓縮←斥力2、真實(shí)氣體的狀態(tài)方程u反映了實(shí)際氣體與理想氣體pVT行為的偏差程度

lZ

相當(dāng)于理想氣體狀態(tài)方程中引入的校正系數(shù)，校正實(shí)際氣體由于分子大小和分子間力的作用引起的非理想性。

l不同氣體，在不同T、p

下，偏離理想氣體pVT

行為的程度不同→Z＝f（p、T、組成）★Z是用氣體狀態(tài)方程計(jì)算實(shí)際氣體pVT

行為的關(guān)鍵第15頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、偏差系數(shù)Z的求取★方法：實(shí)驗(yàn)測(cè)定、圖版法、狀態(tài)方程法二、天然氣的狀態(tài)方程和對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理

①實(shí)驗(yàn)測(cè)定據(jù)狀態(tài)方程有：→式中：p0＝1atm，T0=20℃，V0

為T(mén)0、p0

下的體積。在p、T下，在標(biāo)態(tài)下，第16頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②圖版法u單組分氣體的Z~(p,T)圖版：

——用實(shí)驗(yàn)測(cè)定的不同T、p下的Z繪制。u混合氣體的Z~(pr,Tr)圖版：

——據(jù)對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)繪制；

——Z~(pr

,Tr)圖版是一種通用圖版。原因：l對(duì)單組分氣體：Z＝f（p、T）l對(duì)混合氣體：Z＝f（p、T、組成）→不可能測(cè)定、繪制所有混合氣體的Z~(p,T)

圖3、偏差系數(shù)Z的求取★第17頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理（correspondingstatelaw）(1)對(duì)比參數(shù)(reducedparameter)對(duì)于體系，在p、T條件下u對(duì)單組分（single-component)二、天然氣的狀態(tài)方程和對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理

l對(duì)比溫度：(reducedtemperature)

l對(duì)比體積：(reducedvolume)

l對(duì)比壓力：(reducedpressure)

第18頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月u多組分(multi-component)l視/擬臨界壓力：pseudo-criticalpressure4、對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理l視/擬對(duì)比壓力：pseudo-reducedpressure

l視/擬對(duì)比溫度：pseudo-reducedtemperature

l視/擬臨界溫度：pseudo-criticaltemperature

第19頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理(2)對(duì)比狀態(tài)(correspondingstate)對(duì)比狀態(tài)：兩種氣體，當(dāng)對(duì)比壓力、對(duì)比溫度相同時(shí)，若對(duì)比體積也近似相同，則稱(chēng)這兩種氣體處于同一對(duì)應(yīng)狀態(tài)?！飳?shí)驗(yàn)證實(shí)，各種真實(shí)氣體都滿(mǎn)足此規(guī)律。(3)對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理（correspondingstatelaw）對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理：當(dāng)兩種氣體，處于同一對(duì)應(yīng)狀態(tài)時(shí)，氣體的內(nèi)涵性質(zhì)如偏差系數(shù)Z，粘度等也近似相同。intensiveproperty第20頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、氣體偏差系數(shù)Z~(pr

,Tr)通用圖版將參數(shù)：T＝TrTc，p＝pr

pc，V＝Vr

Vc帶入：Z＝pV／nRT二、天然氣的狀態(tài)方程和對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理

lpcVc／RTc=Zc真實(shí)氣體在臨界點(diǎn)的偏差系數(shù)lZc≈constant；且各種真實(shí)氣體的Zc

非常接近

→對(duì)比狀態(tài)下，任何氣體Z相同

→可用任何氣體繪制Z~(pr

,Tr)通用圖版。則：第21頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6、對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理求天然氣Z（查圖版）

①天然氣視臨界參數(shù)的求取方法：u由天然氣的相對(duì)密度求取

l圖版（圖2-23）

l經(jīng)驗(yàn)公式(empiricalformula)二、天然氣的狀態(tài)方程和對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理

(pseudocriticalparameters)第22頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月u由天然氣的組成求取★

l視臨界壓力：ppc＝∑yi

pci

l視臨界溫度：Tpc＝∑yiTciu視臨界參數(shù)的非烴校正對(duì)于非烴如H2S、CO2含量較高（>5%）時(shí)，應(yīng)對(duì)Tpc和ppc校正。

l修正曲線(xiàn)圖版修正（圖2-24）l經(jīng)驗(yàn)公式6、對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理求天然氣Z第23頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月l經(jīng)驗(yàn)公式校正后的擬臨界溫度和壓力：A---天然氣中H2S和CO2摩爾分?jǐn)?shù)之和。B---天然氣中H2S摩爾分?jǐn)?shù)。6、對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理求天然氣Z第24頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②查圖版確定偏差系數(shù)的步驟u根據(jù)已知天然氣的組成或相對(duì)密度求擬臨界溫度、擬臨界壓力；u如含有非烴H2S、CO2，對(duì)擬臨界溫度和擬臨界壓力進(jìn)行校正；u根據(jù)給定的溫度、壓力，計(jì)算擬對(duì)比溫度和擬對(duì)比壓力；u查圖版（圖2-40），求得偏差系數(shù)。③例：書(shū)上P127-131,例2-1、2-2、2-3。6、對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理求天然氣Z第25頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、天然氣的體積系數(shù)Bg

1、定義

（formationvolumefactor)油藏條件下（p地、T地）天然氣的體積與其在地面標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（20℃、0.1MPa）的體積之比。

標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：（美）t=15.6℃，p=0.1MPa（中、蘇）t=20℃，p=0.1MPa（實(shí)驗(yàn)室）t=0℃，p=0.1MPa在p地、T地下的體積標(biāo)態(tài)下的體積★Bg描述了一定量天然氣從地下→地面，由于T、p改變引起的體積膨脹的大小。天然氣Bg＜＜1第26頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、Bg的確定

三、天然氣的體積系數(shù)Bg

在地層條件下，地面標(biāo)準(zhǔn)狀況下，Z=1天然氣體積系數(shù)Bg的計(jì)算公式

第27頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月→組成一定的天然氣：三、天然氣的體積系數(shù)Bg

★掌握地層天然氣Bg~p

和Bg~T

關(guān)系圖。l當(dāng)T恒定時(shí)，Z＝f（p），Bg=CZ/p（油藏條件）l當(dāng)p恒定時(shí)，Z＝f（T），Bg=CZ(273+t)第28頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、天然氣的等溫壓縮系數(shù)Cg

1、定義(isothermalcompressibility)

Cg：在等溫條件下，天然氣隨壓力變化的體積變化率。物理意義：在溫度一定時(shí)，當(dāng)體系壓力改變單位壓力時(shí)，單位體積的天然氣其體積改變量。

單位：MPa-1第29頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、Cg的求取四、天然氣的等溫壓縮系數(shù)Cg

由氣體偏差系數(shù)狀態(tài)方程又因<1><2>將<1>、<2>式帶入等溫壓縮系數(shù)定義式：<3>第30頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月u對(duì)理想氣體

lZ=1，四、天然氣的等溫壓縮系數(shù)Cg

，u單組分氣體

l根據(jù)（p、T）查相應(yīng)溫度下Z~p圖→Z；l用Z~p圖求取Z點(diǎn)的斜率，即

l將Z和帶入→Cg。第31頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月u天然氣（多組分氣體）l計(jì)算公式四、天然氣的等溫壓縮系數(shù)Cg

由則天然氣等溫壓縮系數(shù)Cg的計(jì)算公式

將上兩式帶入<3>式：第32頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月l計(jì)算步驟

-根據(jù)yi或相對(duì)密度計(jì)算ppc和Tpc；

-計(jì)算擬對(duì)比參數(shù)ppr和Tpr；

-查Z~(ppr

,Tpr)圖版（圖2-23）→Z；

-用Z~(ppr

,Tpr)圖版求取Z點(diǎn)的斜率-將Z和四、天然氣的等溫壓縮系數(shù)Cg

帶入→Cg。第33頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月l天然氣的視對(duì)比壓縮系數(shù)Cpr

四、天然氣的等溫壓縮系數(shù)Cg

-Cpr是無(wú)因次參數(shù)；-Cpr可根據(jù)擬對(duì)比參數(shù)ppr和Tpr由圖版(圖2-26)查得；-由查得的Cpr計(jì)算天然氣Cg，免去求取Z的麻煩l例：書(shū)上P136-137例2-4、2-5、2-6。pseudoreducedcompressibility第34頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月注意：l天然氣等溫壓縮系數(shù)Cg與偏差系數(shù)(壓縮因子）Z的區(qū)別；l理想氣體：Cg＝1/p；天然氣：Cg＝f（1/p）。四、天然氣的等溫壓縮系數(shù)Cg

第35頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、天然氣的粘度μg

1、定義（viscosity)

μg：當(dāng)天然氣分子層間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，相鄰分子層間單位接觸面積上的剪切力shearingforce（內(nèi)摩擦力internalfrictionresistance）與其速度梯度的比值，即：常用單位：mPa.s（國(guó)際），cP（工程）

第36頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、影響天然氣粘度的因素天然氣μg＝f（T，p，組成）l天然氣壓縮性大→低壓和高壓下，μg

的變化規(guī)律不同l高、低壓影響判定：根據(jù)（Tpr、ppr）

五、天然氣的粘度μg

稀氣體區(qū)——低壓；稠氣體區(qū)——高壓。第37頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月l天然氣μg變化規(guī)律：2、影響天然氣粘度的因素第38頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、天然氣μg的求取

u低壓下粘度計(jì)算

l圖版法

l經(jīng)驗(yàn)公式

u高壓下粘度計(jì)算

l圖版法

l經(jīng)驗(yàn)公式五、天然氣的粘度μg

第39頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(1)低壓（1atm）下氣體粘度的求取

u單組分氣體(single-component)

l查單組分氣體μ~T

圖(2-29)

l經(jīng)驗(yàn)公式（Golubev公式）：3、天然氣μg的求取（0.1MPa下，臨界溫度時(shí)的粘度）第40頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月u天然氣（naturalgas)：

l由天然氣平均M或γ及溫度查μ~(M,γ,T)粘度圖版(圖2-48)；

l若天然氣含有非烴氣體H2S、CO2、N2時(shí)，應(yīng)進(jìn)行非烴校正：3、天然氣μg的求取-根據(jù)天然氣中非烴的含量，查粘度圖版得粘度修正值，附加到根據(jù)粘度圖版查得的粘度值，得到天然氣的粘度。第41頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月u天然氣（naturalgas)：l經(jīng)驗(yàn)公式：3、天然氣μg的求取-對(duì)比態(tài)關(guān)聯(lián)法

-根據(jù)天然氣組成

第42頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)高壓下氣體粘度的求?、傧惹蟮玫蛪海?atm）下氣體粘度μg1；②高壓校正：

l計(jì)算對(duì)比參數(shù)：?jiǎn)谓M分氣體：pr、Tr

天然氣：ppr、Tpr

l查μg/μg1~(pr

,Tr)圖(2-31)：求得μg/μg1

l高壓下氣體的μg：3、天然氣μg的求取第43頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、天然氣μg的求取l例：書(shū)上P140，例2-7、2-8。第44頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、溶解度(solubility)和溶解系數(shù)(solubilitycoefficient)

(1)溶解度Rs

Solubility：一定p、T下，單位地面體積的某種原油能夠溶解的氣量在標(biāo)態(tài)下的體積。

六、天然氣在原油中的溶解度★溶解度反映了某種液體溶解某種氣體的能力。第45頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)溶解系數(shù)α（solubilitycoefficient）α：溫度一定時(shí)，每增加單位壓力時(shí)，單位體積液體中溶解氣量的增加值。m3/(m3.Mpa)1、溶解度和溶解系數(shù)lα與單組分氣體性質(zhì)有關(guān)；molecularweight★α反映了某種油溶解某種氣的難易程度。l氣體分子量↑→α↑→Rs↑第46頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、影響Rs大小的因素：（p、T、組成）

(1)p的影響①Henry’slaw：在溫度一定時(shí)，某一單組分氣體在液體中的溶解度與壓力成正比。

②Henry’slaw的適用條件（稀溶液）

a.

T=const；b.氣液不易互溶；c.氣體為單組分。六、天然氣在原油中的溶解度第47頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

③天然氣的Rs與p的關(guān)系：不滿(mǎn)足Henry’slaw

2、影響Rs大小的因素u天然氣溶解曲線(xiàn)的特點(diǎn)lOA段：p↑→α↓；α隨p而變平均溶解度系數(shù)lAB段：α＝常數(shù)；lAB段的α＜OA段的α溶解曲線(xiàn)＝OA曲線(xiàn)段＋AB直線(xiàn)段第48頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、影響Rs大小的因素

l壓力、體系組成一定時(shí)，隨溫度的增加，天然氣溶解度隨著降低，l溫度變化一定時(shí)，高壓時(shí)溶解度的降低更大

(2)溫度T的影響第49頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月l天然氣密度↑→溶解度↑

-干氣Rs＜濕氣Rs

-單組分氣體溶解度大小為：

C3>C2>CO2>C1>N22、影響Rs大小的因素(3)體系組成(composition)的影響①氣組成的影響②原油組成的影響l原油密度越大，天然氣溶解度越小，-重油中的Rs＜輕油中的Rs第50頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、影響Rs大小的因素u天然氣在原油中的溶解規(guī)律：★

l油越輕，氣越重，天然氣的Rs

越大；l體系溫度越低，天然氣的Rs

越大；l體系壓力越高，天然氣的Rs

越大。第51頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月地層原油的特點(diǎn)：處于地層的高溫高壓下，且溶解有大量的天然氣。本節(jié)內(nèi)容@原油的常規(guī)物性@地層原油的溶解氣油比(solutiongas-oilratio)@地層原油的體積系數(shù)(formationvolumefactor)@地層原油的壓縮系數(shù)(compressibility)@地層原油的粘度(viscosity)第三節(jié)地層原油的高壓物性第52頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本節(jié)目的：

u了解原油的化學(xué)組成和分類(lèi)；

u掌握地層油的單相體積系數(shù)、兩相體積系數(shù)、壓縮系數(shù)、粘度的定義、影響因素及確定方法。第三節(jié)地層原油的高壓物性本節(jié)重點(diǎn)：

u地層油高壓物性參數(shù)定義、影響因素及確定方法。本節(jié)難點(diǎn)：

u兩相體積系數(shù)的定義及計(jì)算公式推導(dǎo)；

u各高壓物性參數(shù)的影響因素分析。totalvolumefactor第53頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、原油的組成：C5+

烴＋非烴2、原油的分類(lèi)

u按膠質(zhì)-瀝青質(zhì)含量一、原油的常規(guī)物性<8%，少膠原油8~25%，膠質(zhì)原油>25%，多膠原油u按含蠟量<1%，少蠟原油1~2%，含蠟原油>2%，高含蠟原油u按含硫量<0.5%，少硫原油>0.5%，含硫原油第54頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、原油的密度和相對(duì)密度l密度(density)一定溫度、壓力下單位體積原油的質(zhì)量一、原油的常規(guī)物性l相對(duì)密度(specificgravityorrelativedensity)標(biāo)態(tài)（20℃，1atm）下，原油密度與4℃的水的密度之比。一般γo：0.8～0.94。，g／cm3第55頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、天然氣從原油中的分離通常有兩種基本類(lèi)型：l閃蒸分離（一次脫氣）l微分分離（多次脫氣）

在等溫條件下，將體系壓力逐漸降低到指定分離壓力，待體系達(dá)相平衡狀態(tài)后，一次性排出從油中脫出的天然氣的分離方式；又稱(chēng)接觸分離、一次脫氣。1、閃蒸分離第56頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月特點(diǎn)：l一次性連續(xù)降壓，一次性脫氣；l體系總組成不變，油氣兩相始終保持接觸。1、閃蒸分離第57頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)果：l脫出氣量多，油量少，測(cè)出的氣油比(GOR＝Vg／Vo)高，氣體比重大（含C2-C5多）1、閃蒸分離l脫氣的p-V關(guān)系為兩相交的直線(xiàn)段，交點(diǎn)為氣液開(kāi)始分離的初始點(diǎn)，即體系的泡點(diǎn)(p泡)→體系飽和壓力pb＝p泡(實(shí)驗(yàn)測(cè)體系pb

的依據(jù))第58頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、微分分離/脫氣微分分離：等溫降壓過(guò)程中，不斷使分出的天然氣從體系中排出，保持體系始終處于泡點(diǎn)狀態(tài)的分離方式。二、天然氣從原油中的分離特點(diǎn)：l氣油分離在瞬間完成，氣油兩相接觸極短；l組成不斷變化。第59頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、級(jí)次/多級(jí)脫氣級(jí)次脫氣：在脫氣過(guò)程中，分幾次降低壓力，直至降到最后的指定壓力為止。而每次降低壓力時(shí)分離出來(lái)的氣體都及時(shí)地從油氣體系中放出。

二、天然氣從原油中的分離特點(diǎn)：l分次降壓，分次脫氣；l每次脫氣類(lèi)似于一次獨(dú)立的閃蒸分離；l脫氣過(guò)程中體系組成要發(fā)生變化。第60頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)果：l脫出氣量比一次脫氣少，油量比一次脫氣多，測(cè)出的氣油比小，氣體比重小。l氣油比GOR＝Vg／Vo

式中：Vo—最后一次脫氣后的油體積（標(biāo)）

Vg=∑Vgi（標(biāo)）3、級(jí)次/多級(jí)脫氣第61頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、天然氣從原油中的分離結(jié)論：★l級(jí)次脫氣比閃蒸分離得到的氣更干，氣量更少；l級(jí)次脫氣比閃蒸分離得到的油更輕，油量更多。4、閃蒸分離和級(jí)次脫氣對(duì)比第62頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、定義(solutiongas-oilratio)Rs：某T、p下的地層原油在地面脫氣后，得到1m3

脫氣原油時(shí)所分離出的氣量，即：三、地層原油的溶解氣油比RS式中：Rs－溶解氣油比，（標(biāo)）m3／m3；

Vg－原油在地面脫出氣量，（標(biāo)）m3；

Vs－地面脫氣原油的體積；m3。★Rs表示單位體積地面原油在地層條件下所溶解的天然氣量；度量了地層原油中溶解氣量的多少。第63頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月l油藏原始條件下的Rs稱(chēng)原始溶解氣油比Rsi。lp≥pb：Rs＝Rsi；lp＜pb：p↑→Rs↑三、地層原油的溶解氣油比RS地層油溶解氣油比Rs－p曲線(xiàn)特點(diǎn)第64頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、原油的溶解氣油比Rs

與天然氣的溶解度Rs

的區(qū)別氣油比Rs

=脫出氣V(標(biāo))／脫氣油V(標(biāo))溶解度Rs

=能溶解的氣V(標(biāo))／油V(標(biāo))l參數(shù)的物理意義不同：氣油比——反映地層油中溶解氣的多少溶解度——反映某種油溶解某種氣的能力大小三、地層原油的溶解氣油比RS第65頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月l曲線(xiàn)的形態(tài)不同：

-氣油比曲線(xiàn)有最大值平緩段

-溶解度曲線(xiàn)無(wú)最大值lp≤pb時(shí)，兩者數(shù)值上相等：氣油比Rs＝溶解度Rsl油層p>pb時(shí)，數(shù)值上氣油比Rs<溶解度Rs★掌握地層原油Rs－p

曲線(xiàn)特點(diǎn)。2、溶解氣油比Rs

與溶解度Rs

的區(qū)別第66頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、影響溶解氣油比的因素

l地層油組成：輕質(zhì)組分越多，Rs越大；

l地層溫度：T↑→Rs↓；

l油層壓力：三、地層原油的溶解油氣比RSp≥pb，Rs=Rsi；p＜pb，p↓→Rs↓；l脫氣方式有關(guān)：Rs（一級(jí)脫氣）>Rs（多級(jí)脫氣）采用一次脫氣測(cè)定的溶解氣油比Rs為基準(zhǔn)！第67頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、地層原油的體積系數(shù)Bo

1、定義Bo：原油在地下的體積與其在地面標(biāo)況下脫氣后體積之比。

★Bo反映了地層油→地面后的體積變化幅度Vf－地層油體積，m3Vs－地面脫氣油體積，(標(biāo))m3Bo－地層油體積系數(shù)，(標(biāo))m3／m3在高壓下，原油會(huì)受到壓縮，但（溶解氣＋熱膨脹＞＞彈性壓縮的影響）地層原油Bo＞1第68頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、影響原油體積系數(shù)的因素l溶解氣量：氣油比Rs↑→Bo↑；（溶解氣）l地層溫度：T↑→Bo↑；（熱膨脹）l地層壓力：

四、地層原油的體積系數(shù)Bo

★掌握Bo－p

曲線(xiàn)的特點(diǎn)。wp＜pb：p↑→Bo↑（Rs↑）wp＝pb：Bo=Bomax最大；wp＞pb：p↑→Bo↓（Rs=Rsi，p↑油受到壓縮）第69頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、地層原油的體積系數(shù)Bo

3、原油收縮系數(shù)反映地層原油由地下至地面脫氣后，其體積收縮的大小，有兩種定義l原油體積系數(shù)的倒數(shù)，即1/Bo；l（Bo-1）/Bo，即（Vf-Vs)/Vf。第70頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、地層油氣兩相體積系數(shù)Bt(totalvolumefactor)

(1)定義：

Bt：當(dāng)p<pb時(shí)，在給定的壓力條件下地層原油體積和分離出的天然氣體積之和（兩相體積）與在地面脫氣后的原油體積之比。

四、地層原油的體積系數(shù)Bo

Bt-地層油氣兩相體積系數(shù)，m3／m3；Vof、Vgf-地層中油、氣體積，m3；Vs-地面脫氣原油的體積，（標(biāo)）m3?！顱t描述了地層油＋氣的總體積與地面油體積間的關(guān)系。第71頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、地層油氣兩相體積系數(shù)Bt(2)兩相體積系數(shù)Bt

的計(jì)算

l據(jù)定義：lVgf＝p≤pb時(shí)，地層油中分離出的氣體積第72頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、地層油氣兩相體積系數(shù)BtlVgf＝p≤pb時(shí)，地層油中分離出的氣體積＝（地層油在原始p下溶解的氣量－目前p下溶解的氣量)折算到目前地層pRs＝地面Vg／地面VsBg=地層Vg／地面VgRsiVsRsVs＝（Rsi－Rs）Vs×Bg第73頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、地層油氣兩相體積系數(shù)Btl將Vgf

帶入Bt

式中有：l地層油氣兩相體積系數(shù)第74頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

lBt

在p≤pb時(shí)才存在

lp↓→Bt

快速↑

lp＝pb時(shí)，Rs=RsiBt最?。築tmin＝Bob4、地層油氣兩相體積系數(shù)Bt兩相體積系數(shù)最小值等于單相體積系數(shù)最大值lp=1atm，Rs=0，Bg=1，Bo=1(3)Bt－p曲線(xiàn)特點(diǎn)：→Bt=Bo+Rsi=1+Rsi（最大）第75頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、地層原油的壓縮系數(shù)Co

1、定義

Co：T=const時(shí)，當(dāng)壓力改變單位壓力時(shí)，地層原油的體積變化率。Co－壓縮系數(shù)，1／MPaVf－地層原油體積?！顲o表示每降低單位壓力，單位體積原油膨脹具有的驅(qū)油能力；定量描述了地層油的彈性能大小。★在地層p＞pb時(shí)，Co才有意義。第76頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、地層原油的壓縮系數(shù)Co

2、壓縮系數(shù)Co

的求取據(jù)Co

定義：l據(jù)Bo＝Vf／Vs

得：lp＝pb時(shí)，Vf＝Vb

為最大：——實(shí)驗(yàn)測(cè)定Co公式——用Bo計(jì)算Co公式第77頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、影響Co

的因素l溶解氣量：氣油比Rs↑→Col地層溫度：TCol地層壓力：五、地層原油的壓縮系數(shù)Co

wp＞pb時(shí)，Co－p曲線(xiàn)才存在；wp↑→Co↓p＝pb，Co最大；★掌握Co－p

曲線(xiàn)特點(diǎn)。

Co(脫氣原油)=4~7×10-41/MPa

Co(地層原油)=70~140×10-41/MPa第78頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、定義μo：地層原油流動(dòng)時(shí)，原油分子層間的內(nèi)摩擦阻力★地層油粘度反映原油流動(dòng)的難易程度。2、影響地層原油粘度的因素

l原油組成：重組分↑→μo↑膠質(zhì)、瀝青↑→μo↑

l溶解氣量：六、地層原油粘度oRs↑→μo↓第79頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月p＜pb：p↑→μo↓

p＝pb：μo最小p＞pb：p↑→μo↑★掌握μo－p

曲線(xiàn)的特點(diǎn)。2、影響地層原油粘度的因素l地層T：l地層p：（μo對(duì)T特別敏感）T↑→μo↓↓第80頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月地層水的特點(diǎn)：處于地層的高溫、高壓下，溶解有大量的無(wú)機(jī)鹽及少量烴類(lèi)。本節(jié)內(nèi)容@地層水的礦化度(salinity)和硬度(hardness、solidness)@地層水的分類(lèi)和水型判斷@地層水的高壓物性第五節(jié)地層水的高壓物性inorganicsalt第81頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本節(jié)目的：u了解地層水的化學(xué)組成及顯著特征；u明確地層水組成的描述方法；u掌握水型分類(lèi)方法；u掌握地層水的體積系數(shù)、壓縮系數(shù)、粘度、天然氣在地層水中的溶解度的定義、影響因素及確定方法。第五節(jié)地層水的高壓物性第82頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本節(jié)重點(diǎn)：u水型分類(lèi)方法及判斷；u地層水各高壓物性參數(shù)的定義、影響因素及確定方法。本節(jié)難點(diǎn)：u水型的判斷第五節(jié)地層水的高壓物性第83頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、地層水的礦化度和硬度1、地層水中常見(jiàn)離子Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HCO3-、SO42-等2、地層水的礦化度和硬度礦化度(salinity)

：地層水中礦物鹽的總含量。(mg/L，ppm)

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

硬度：每升水中Ca2+、Mg2+等二價(jià)陽(yáng)離子的含量。hardness、solidness第84頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、分類(lèi)——

蘇林分類(lèi)法（四種水型）l硫酸鈉型（Na2SO4）sodiumsulfate

大陸沖刷環(huán)境下形成，地面水l重碳酸鈉型（NaHCO3）sodiumbicarbonate

大陸環(huán)境下形成，含油氣良好標(biāo)志l氯化鎂型（MgCl2）magnesiumchloride

海洋環(huán)境下形成，多存在于油、氣田內(nèi)部l氯化鈣型（CaCl2）calciumchloride深層封閉構(gòu)造下形成，含油氣良好標(biāo)志二、地層水的分類(lèi)和水型判斷第85頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、水型判斷

l地層水中主要陰、陽(yáng)離子結(jié)合順序二、地層水的分類(lèi)和水型判斷l(xiāng)水型命名：以某種化合物的出現(xiàn)趨勢(shì)而定。l水型判斷：用離子當(dāng)量濃度計(jì)算的成因系數(shù)判斷

w離子當(dāng)量濃度＝離子礦化度／離子當(dāng)量

w離子當(dāng)量＝原子量／離子價(jià)數(shù)equivalentconcentrationanion、cation第86頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、水型判斷蘇林水型劃分表l例：書(shū)上P138-139例2-13。第87頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、地層水的高壓物性1、地層水中天然氣的溶解度Rw（solubility)(1)定義Rw：?jiǎn)挝坏孛骟w積水在地層溫度、壓力下溶解的氣量在標(biāo)態(tài)下的體積。

式中：Rw－地層水中天然氣溶解量，（標(biāo)）m3／m3；

Vg標(biāo)－地層水中氣量，（標(biāo)）m3；

Vws－地面水的體積；（標(biāo)）m3。第88頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月l壓力：

p↑→Rw↑l溫度：不明顯

T<50℃,T

Rw

T>50℃,TRw

l礦化度：礦化度↑→Rw↓1、地層水中天然氣的溶解度Rw(2)影響Rw因素★總之，天然氣在地層水中的溶解度極低。第89頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、地層水的體積系數(shù)Bw(1)定義(formationvolumefactor)Bw：?jiǎn)挝惑w積地面水在油層條件下的體積。三、地層水的高壓物性★一般Bw=0.97~1.06，取Bw≈1.0Bw－地層水體積系數(shù),(標(biāo))m3／m3；Vw－地層水體積，m3；Vws－地面水的體積,(標(biāo))m3。第90頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月l壓力

p↑→Bw↓l溫度

T↑→Bw↑l天然氣溶解度Rw↑→Bw↑l礦化度：礦化度↑→Bw↓2、地層水的體積系數(shù)Bw(2)影響B(tài)w

因素：第91頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、地層水的壓縮系數(shù)Cw(1)定義(compressibility)Cw：當(dāng)T=const時(shí)，單位體積地層水當(dāng)壓力改變單位壓力時(shí)其體積的變化率三、地層水的高壓物性★Cw一般為3.7~5×10-41/MPa第92頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月l壓力

p↑→Cw↓l溫度T<50℃,TCw

T>50℃,TCw

l天然氣溶解度Rw↑→Cw↑l礦化度：礦化度↑→Cw↓3、地層水的壓縮系數(shù)Cw(2)影響Cw因素：第93頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3)Cw求?。簣D版法l查圖版（圖2-61a)確定無(wú)溶解氣時(shí)Cw；l查圖版（圖2-59)確定溶解氣量Rw；l對(duì)Cw校正

-根據(jù)溶解氣量Rw查圖版（圖2-61b)確定Cw的校正系數(shù)，對(duì)Cw校正-關(guān)系式3、地層水的壓縮系數(shù)Cwl例：書(shū)上P141-142例2-14。第94頁(yè)，課件共110頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、地層水的粘度μw（viscosity)

lμw

反映地層水流動(dòng)的難易程度；

三、地層水的高壓物性l影響μw的因素：wT↑→μw↓（主要因素）wp、礦化度影響不大