油藏流体的物理性质教学课件PPT.ppt

第二章第二章 油藏流体的物理性质油藏流体的物理性质 （1 1）高温高压，且石油中溶解有大量的烃类气体；）高温高压，且石油中溶解有大量的烃类气体； 油藏流体油藏流体 石油石油 天然气天然气 地层水地层水 油藏流体的特点：油藏流体的特点： 储层烃类：储层烃类：C C、HH （2 2）随温度、压力的变化，油藏流体的物理性质也）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。盐或气体溶解等相态转化现象。 第一节第一节 油气的化学组成油气的化学组成 一、天然气的组成一、天然气的组成 石蜡族低分子饱和烷烃（主要）石蜡族低分子饱和烷烃（主要） CHCH 4 4 70709898 C C2 2 HH 6 6C C3 3 HH 8 8C C4 4 HH10 10 非烃气体（少量）非烃气体（少量） HH 2 2S S 惰性气体惰性气体HeHe、ArAr HH 2 2 OO N N2 2 COCOCOCO 2 2 CC 5 5 天然气组成的表示方法天然气组成的表示方法 摩尔组成摩尔组成 质量组成质量组成 体积组成体积组成 矿藏矿藏 汽油蒸汽含量汽油蒸汽含量 硫含量硫含量 凝析气凝析气 油藏气油藏气 气藏气气藏气 干气干气 C C 5 5 HH12 12） ） 环烷烃环烷烃 芳香烃芳香烃 其它化合物其它化合物 烷烃烷烃 C C5 5 C C16 16 含氧化合物含氧化合物 含硫化合物含硫化合物 含氮化合物含氮化合物 高分子杂环化合物高分子杂环化合物 苯酚、脂肪酸苯酚、脂肪酸 硫醇、硫醚、噻吩硫醇、硫醚、噻吩 吡咯、吡啶、喹啉、吲哚吡咯、吡啶、喹啉、吲哚 胶质、沥青质胶质、沥青质 二、石油的组成二、石油的组成 商品性质指标：商品性质指标： 馏分组成馏分组成含硫量含硫量沥青质沥青质胶质胶质 含蜡量含蜡量凝固点凝固点粘度粘度相对密度相对密度 第二节第二节 油气的相态油气的相态 相态：相态：物质在一定条件（物质在一定条件（温度和压力温度和压力）下所处的状态。）下所处的状态。 油藏烃类的油藏烃类的相态相态通常用通常用P PT T图图研究。研究。 相：相： 某一体系或系统中具有相同成分，相同物理、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。化学性质的均匀物质部分。 油藏烃类一般有油藏烃类一般有气气、液液、固固三种相态三种相态 相图相图 多组分烃类系统相图多组分烃类系统相图 四区四区 三线三线 五点五点 各类油气各类油气 藏的开发特点藏的开发特点 三线三线 泡点线泡点线AC AC线，液相区与两相区的分界线线，液相区与两相区的分界线 露点线露点线BC BC线，气相区与两相区的分界线线，气相区与两相区的分界线 等液相线等液相线虚虚线，线线，线上液上液量的含量相等量的含量相等 四区四区 液相区液相区 反常凝析区反常凝析区 气液两相区气液两相区 气相区气相区 CTCT线包围的阴影部分线包围的阴影部分 ACAC线以上线以上 BCBC线右下方线右下方 ACBACB线包围的区域线包围的区域 油藏油藏 气藏气藏 油气藏油气藏 凝析气藏凝析气藏 五点五点 泡点泡点AC AC线上的点，也称线上的点，也称饱和压力饱和压力点点 露点露点BC BC线上的点线上的点 临界点临界点C C点，泡点线与露点线的交点 点，泡点线与露点线的交点 临界凝析压力点临界凝析压力点P P点，两相共存的最高压力点 点，两相共存的最高压力点 临界凝析温度点临界凝析温度点T T点，两相共存的最高温度点 点，两相共存的最高温度点 四区四区 液相区液相区 反常凝析区反常凝析区 气液两相区气液两相区 气相区气相区 PCTPCT线包围的阴影部分线包围的阴影部分 三线三线 泡点线泡点线AC AC线，液相区与两相区的分界线线，液相区与两相区的分界线 露点线露点线BC BC线，气相区与两相区的分界线线，气相区与两相区的分界线 等液相线等液相线虚虚线，线上的液量的含量相等线，线上的液量的含量相等 ACAC线以上线以上 BCBC线右下方线右下方 ACBACB线包围的区域线包围的区域 五点五点 泡点泡点AC AC线上的点，也称线上的点，也称饱和压力饱和压力点点 露点露点BC BC线上的点线上的点 临界点临界点C C点，泡点线与露点线的交点 点，泡点线与露点线的交点 临界凝析压力点临界凝析压力点P P点，两相共存的最高压力点 点，两相共存的最高压力点 临界凝析温度点临界凝析温度点T T点，两相共存的最高温度点 点，两相共存的最高温度点 油藏油藏 气藏气藏 油气藏油气藏 凝析气藏凝析气藏 1 1点油藏点油藏 液态液态 压力下降压力下降 泡点线泡点线( (饱和压力饱和压力) ) 压力下降压力下降 气液两相气液两相 各类油气藏的开发特点各类油气藏的开发特点 2 2点饱和油藏点饱和油藏 液态液态 压力稍微下降压力稍微下降 气液两相气液两相 各类油气藏的开发特点各类油气藏的开发特点 3 3点气藏点气藏 气态气态 气态气态 各类油气藏的开发特点各类油气藏的开发特点 4 4点凝析气藏点凝析气藏 气态气态 压力下降压力下降 气液两相气液两相 压力下降压力下降 气态气态 各类油气藏的开发特点各类油气藏的开发特点 各类油气藏的开发特点各类油气藏的开发特点 1 1点油藏点油藏 液态液态 压力下降压力下降 泡点线泡点线( (饱和压力饱和压力) ) 压力下降压力下降 气液两相气液两相 4 4点凝析气藏点凝析气藏 气态气态 压力下降压力下降 气液两相气液两相 压力下降压力下降 气态气态 2 2点饱和油藏点饱和油藏液态液态 压力稍微下降压力稍微下降 气液两相气液两相 3 3点气藏点气藏气态气态 压力下降压力下降 气态气态 第三节第三节 油气的溶解与分离油气的溶解与分离 一、天然气在原油中的溶解一、天然气在原油中的溶解 1. 1.亨利定律：亨利定律： 适用条件适用条件 单组分气体在液体中的溶解。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，标溶解系数，其值反映了气体在液体中溶解能力的大小，标m m 3 3 /MPa/MPa 亨利定律的物理意义亨利定律的物理意义 温度一定，气体在单位体积液体中的溶解量与压力成正比。温度一定，气体在单位体积液体中的溶解量与压力成正比。 分子结构差异较大的气液体系。分子结构差异较大的气液体系。 Rs Rs 溶解度，溶解度， 压力为压力为P P时单位体积液体中溶解的气量时单位体积液体中溶解的气量, ,标标m m 3 3 /m/m 3 3 ； 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 天然气在原油中溶解度典型曲线天然气在原油中溶解度典型曲线 2. 2. 影响天然气在原油中溶解的因素影响天然气在原油中溶解的因素 天然气的溶解曲线不是线性的天然气的溶解曲线不是线性的 先溶解重烃，曲线较陡；再溶解轻烃，曲线较直，斜率小。先溶解重烃，曲线较陡；再溶解轻烃，曲线较直，斜率小。 天然气的组成天然气的组成 天然气中重质组分愈天然气中重质组分愈 多，相对密度愈大，多，相对密度愈大， 其在原油中的溶解度其在原油中的溶解度 也愈大。也愈大。 石油的组成石油的组成 相同的温度和压力下相同的温度和压力下 ，同一种天然气在轻，同一种天然气在轻 质油中的溶解度大于质油中的溶解度大于 在重质油中的溶解度在重质油中的溶解度 。 随着温度的升高，天然气的溶解度下降。随着温度的升高，天然气的溶解度下降。 温度温度 压力压力随着压力的升高，天然气的溶解度增大。随着压力的升高，天然气的溶解度增大。 脱气方式脱气方式 在溶解过程中，天然气和石油的接触时间和接触面在溶解过程中，天然气和石油的接触时间和接触面 的大小，影响气体的溶解度。的大小，影响气体的溶解度。 一次脱气测得的溶解度大，微分脱气小。一次脱气测得的溶解度大，微分脱气小。 二、油气分离二、油气分离 vv 易溶解于石油的气体组分，易溶解于石油的气体组分， 不容易从石油中分离出来不容易从石油中分离出来 vv 难溶解于石油的气体，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 分离方式分离方式 接触分离接触分离( (闪蒸脱气，一次脱气闪蒸脱气，一次脱气) ) 微分分离（多级脱气）微分分离（多级脱气） 多级脱气多级脱气 矿场常用矿场常用 气多气多 气少气少 一次脱气示意图 多级脱气示意图 第四节第四节 地层油的高压物性地层油的高压物性 地层油：地层油：高温高压，溶解有大量的天然气高温高压，溶解有大量的天然气 一、地层油的溶解气油比一、地层油的溶解气油比RsRs 1. 1. 定义定义 在油藏温度和压力下地层油中溶解的气量，标在油藏温度和压力下地层油中溶解的气量，标m m 3 3 /m/m 3 3 。 单位体积地面油在油藏条件下所溶解的标准状况下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，标的气体体积，标m m 3 3 /m/m 3 3 。 地层油的溶解气油比地层油的溶解气油比是用是用接触脱气接触脱气的方法得到的。的方法得到的。 2. 2. 影响因素影响因素 油气性质油气性质 溶解气油比与压力的关系溶解气油比与压力的关系 压力压力 油气密度差异越小，地层油的溶解气油比越大。油气密度差异越小，地层油的溶解气油比越大。 温度温度T T升高升高，RsRs降低降低 二、地层油的密度和相对密度二、地层油的密度和相对密度 1. 1.地层油的密度地层油的密度 地层油的密度是指单位体积地层油的质量，地层油的密度是指单位体积地层油的质量，kg/mkg/m 3 3 。 一般，地层油的密度一般，地层油的密度小于小于地面油的密度。地面油的密度。 2. 2.地面油的相对密度地面油的相对密度 2020时的地面油密度与时的地面油密度与44时水密度之比。时水密度之比。 三、地层油的体积系数三、地层油的体积系数 又称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，是指原油在地下体积( (即即 地层油体积地层油体积) )与其在地面脱气后的体积之比。与其在地面脱气后的体积之比。 一般地，一般地，B B o o 11。 影响因素分析：影响因素分析： 轻烃组分所占比例轻烃组分所占比例 ，Bo Bo 组成组成 油藏温油藏温度度T T ，Bo Bo 油藏压油藏压力力 P P , Bo , Bo 当当PPPP b b 时，时， P P , Bo , Bo 当当PPP b b 时，时， P, P, o o 当 当P P1Z1实际气体较理想气体难压缩实际气体较理想气体难压缩 Z Z1 1实际气体成为理想气体实际气体成为理想气体 压缩因子压缩因子Z Z的物理意义的物理意义： 实际气体与理想气体的差别。实际气体与理想气体的差别。 二、天然气的体积系数二、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。地面标准状态下单位体积天然气在地层条件下的体积。 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。在等温条件下单位体积气体随压力变化的体积变化率。 四、天然气的粘度四、天然气的粘度 1. 1. 低压下低压下 大气压下天然气的粘度曲线大气压下天然气的粘度曲线 气体的粘度气体的粘度 随温度的增加随温度的增加 而增加；而增加； 气体的粘度气体的粘度 随气体分子量随气体分子量 的增大而减小的增大而减小 ； 低压范围内低压范围内 ，气体的粘度，气体的粘度 几乎与压力无几乎与压力无 关。关。 2. 2. 高压下高压下 气体的粘度随压力的增加而增加；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，气体层间产生单位速度梯度所需的层面剪切应力要作用，气体层间产生单位速度梯度所需的层面剪切应力 很大。很大。 气体的粘度随温度的增加而减小；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。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。高压下，气体的粘度具有类似于液态粘度的特点。 第六节第六节 地层水的高压物性地层水的高压物性 地层水地层水 油层水油层水( (与油同层与油同层) )和外部水和外部水( (与油不同层与油不同层) )的总称的总称 油层水油层水 底水底水 边水边水 层间水层间水 束缚水束缚水 外部水外部水 上层水上层水 下层水下层水 构造水构造水 地层水长期与岩石和地层油接触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地层水中含有大量的无机盐 一、地层水的矿化度一、地层水的矿化度 1 1、地层水中的离子、地层水中的离子 阳离子阳离子Na Na+1 +1、 、KK+1 +1、 、CaCa+2 +2、 、MgMg+2 +2 ClCl-1 -1、 、COCO 3 3 -2-2、 、SOSO 4 4 -2-2、 、HCOHCO 3 3 -1-1 阴离子阴离子 2 2、矿化度矿化度水中矿物盐的质量浓度，通常用水中矿物盐的质量浓度，通常用mg/lmg/l表示表示 地层水的地层水的总矿化度总矿化度表示水中表示水中正负离子的总和正负离子的总和 不同油藏的地层水矿化度差别很大不同油藏的地层水矿化度差别很大 二、地层水的分类二、地层水的分类苏林分类法苏林分类法 具体思路具体思路根据水中根据水中NaNa + + （包括（包括K K + + ）和）和ClCl - - 的当量比，利用的当量比，利用 水中正负离子的化合顺序，以水中某种化合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。物出现的趋势而命名水型。 氯化镁氯化镁(MgCl(MgCl 2 2 ) )水型水型 重碳酸钠重碳酸钠(NaHCO(NaHCO 3 3 ) )水型水型 硫酸钠硫酸钠(Na(Na 2 2 SOSO 4 4 ) )水型水型 氯化钙氯化钙(CaCl(CaCl 2 2 ) )水型水型 三、地层水的高压物性三、地层水的高压物性 1. 1. 溶解气溶解气很少很少 地层水地层水溶解盐类溶解盐类是影响地层水高压物性的是影响地层水高压物性的根本原因根本原因 压力在压力在10MPa10MPa下，下，1m1m 3 3 地层水中溶解天然气不超过地层水中溶解天然气不超过2m2m 3 3 2. 2. 地层水的体积系数地层水的体积系数 油藏条件下