油藏工程第二章油气藏流体N

1、油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 1 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 2 特征组分：甲烷特征组分：甲烷 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 3 实验测定：实验测定： 经验关系式经验关系式 图版确定：图版确定：standingkatz图版图版 nrt pv z znrtpv 一定数量的天然气，在相同压力温度下，实际体积和一定数量的天然气，在相同压力温度下，实际体积和 理想体积之比。（度量真实气体与理想气体性质的偏差）理想体积之比。（度量真实气体与理想气体性质的偏差） 注意各参数单位注意各参数单位 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 4 pc pr p p p pc pr t t t p 拟对比压力

2、：拟对比压力： p 拟对比温度：拟对比温度： cjjpc pxp cjjpc txt 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 5 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 6 如果没有测量气体的组成，而测量了如果没有测量气体的组成，而测量了气体的相对密气体的相对密 度度，则还可以通过下图中的曲线，查出气体的拟临界压，则还可以通过下图中的曲线，查出气体的拟临界压 力力(p(ppc pc) )和拟临界温度 和拟临界温度(t(tpc pc) )。 。 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 7 z 值等于值等于1 1，大于，大于1 1，小于，小于1 1的物理含义？的物理含义？ i) 气体分子有体积，真实气体较理想气体难

3、压缩；气体分子有体积，真实气体较理想气体难压缩； ii) 气体分子间引力，真实气体较理想气体易压缩；气体分子间引力，真实气体较理想气体易压缩； z 的大小反应的大小反应 i) ii)综合作用效果。综合作用效果。 z 1 真实气体比理想气体难压缩，真实气体比理想气体难压缩，i)起主要作用；起主要作用； z 1 真实气体比理想气体易压缩，真实气体比理想气体易压缩，ii)起主要作用起主要作用; z =1 真实气体与理想气体接近，真实气体与理想气体接近，i)与与ii)平衡；平衡； 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 8 g air gs g 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 9 znrtpv scscs

4、c nrtvp sc g scsc rt m m vp 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 10 sc gsc sc gs rt mp v m sc airsc air rt mp air g g m m kmolkgmair/97.28 jjg mxm 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 11 地下体积：地下体积： p znrt vg 地面体积：地面体积： sc scsc gs p nrtz v 体积系数：体积系数： p zt tz p v v b scsc sc gs g g )1010( 32 p g b 0 1 定义：定义：等质量等质量的天然气在的天然气在地层条件地层条件下的体积与其在下的

5、体积与其在标标 准条件准条件下的体积之比下的体积之比。g b 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 12 从上式可以看出：天然气的体积系数随压力的升从上式可以看出：天然气的体积系数随压力的升 高而降低，随温度的升高而升高。高而降低，随温度的升高而升高。 天然气的体积系数通常很小，使用不方便，因此，天然气的体积系数通常很小，使用不方便，因此， 有时候采用膨胀系数来代替体积系数。膨胀系数为体有时候采用膨胀系数来代替体积系数。膨胀系数为体 积系数的倒数。积系数的倒数。 膨胀系数：膨胀系数： zt p p tz b e sc scsc g g 1 )1010( 32 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 13

6、 定义：恒定义：恒温温条件下条件下单位压力单位压力下的体积变化率。下的体积变化率。 t g p v v c 1 t g p z zp c 11 代入气体状态方程，得：代入气体状态方程，得： 可以看出：天然气的压缩系数与可以看出：天然气的压缩系数与压力和偏差因子压力和偏差因子有关。有关。 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 14 真实气体状态方程真实气体状态方程 )21.1 .2( 11 t g p z zp c 将上面将上面(2)(2)、(3)(3)代入气体压缩系数定义式，即得：代入气体压缩系数定义式，即得： ) 1 (nrztpv )2( p z nrtv 由上式得：由上式得： ) 3() 1

7、 ( 2 p z p z p nrt p v t 微分得：微分得： 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 15 对于理想气体，对于理想气体，z=1z=1，因此，理想气体的压缩系数为：，因此，理想气体的压缩系数为： p c g 1 低压情形下，低压情形下，压缩系数一般在压缩系数一般在 4 101000100 mpa-1 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 16 定义：恒定义：恒压压条件下条件下单位温度单位温度下的体积变化率。下的体积变化率。 p g t v v 1 p g t z zt 11 代入气体状态方程，得：代入气体状态方程，得： 可以看出：天然气的热膨胀系数与气体的可以看出：天然气的热膨胀系数

8、与气体的温度成反比温度成反比。地层温度。地层温度 一般在一般在20200oc之间，因此热膨胀系数在之间，因此热膨胀系数在 4 1050050 oc-1 之间变化。之间变化。 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 17 真实气体状态方程真实气体状态方程 )24.1 .2( 11 p g t z zt 将上面将上面(2)(2)、(3)(3)代入气体热膨胀系数定义式，即得：代入气体热膨胀系数定义式，即得： ) 1 (nrztpv )2( p z nrtv 由上式得：由上式得： ) 3()( t z tz p nr t v p 微分得：微分得： 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 18 天然气的粘度一般很低

9、，为天然气的粘度一般很低，为1010 1 1 1010 3 3 mpa mpa s s，矿场一般不，矿场一般不 进行测量，而是采用进行测量，而是采用 a.l.leea.l.lee和和m.h.gonzalezm.h.gonzalez的经验公式计算。的经验公式计算。 )exp(10 4y gg xk 其中：其中： mpa.smpa.s tm tm k g g 5556.10111.116 )470(106832. 2 5 . 12 ) 78.54777 350(01. 0 g m t x )12(2 . 0xy g trz pmair g 3 10 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 19 特征组分

10、：特征组分：重烃含量重烃含量(c7+) 原油原油 烃类烃类(主主) 非烃类非烃类(主主) c1 c2-c6 c7+(主主) 胶质胶质+沥青质沥青质 石蜡石蜡 硫硫 杂质杂质 轻质组分轻质组分 中间组分中间组分 重质组分重质组分 决定原油的性质决定原油的性质 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 20 0.95 重质油重质油 1 超重原油超重原油 o o o o o ws os o 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 21 api 5 .131 5 .141 o o api api 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 22 饱和压力饱和压力：指原油：指原油饱和饱和气体时的压力气体时的压力 。 b p g

11、s v os v sc p g v o v p ob v b p oi v i p (a)(b)(c)(d) 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 23 泡点压力泡点压力：指原油：指原油开始脱出开始脱出气体时的压力。气体时的压力。 饱和压力与泡点压力概念上不同，但数值相等，因饱和压力与泡点压力概念上不同，但数值相等，因 此矿场上一般不加区别，统一用符号此矿场上一般不加区别，统一用符号pb表示。泡点压力表示。泡点压力 是原油的一个重要特征参数，也往往是决定以何种方式是原油的一个重要特征参数，也往往是决定以何种方式 开采原油的一个重要依据。开采原油的一个重要依据。 饱和压力的测量一般在高温高压的饱和压

12、力的测量一般在高温高压的pvt筒中进行。筒中进行。 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 24 os o o v v b 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 25 os go t v vv b 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 26 gosssig bvrrv)( 原始地层条件下原油中溶解气的体积（地面体积）：原始地层条件下原油中溶解气的体积（地面体积）： sios rv 压力降为压力降为 时原油中溶解气的体积（地面体积）：时原油中溶解气的体积（地面体积）：p sos rv 自由气的地面体积：自由气的地面体积： sossios rvrv 自由气的地下体积：自由气的地下体积： 油藏工程原理油藏工程原理

13、讲义讲义 27 os gosssio t v bvrrv b )( gssi os o brr v v )( gssio brrb)( 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 28 bt pb bob p 0 .1 os b psc obo bb0.1 obt bb sitob rbb1 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 29 ) ) bt pb bob p 0 . 1 os b psc obo bb 0 . 1 obt bb sitob rbb1 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 30 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 31 1.5 高收缩原油高收缩原油 o b o b 油藏工程原理油藏工程原理讲

14、义讲义 32 oi oi b b s 1 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 33 os gs s v v r 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 34 pbp sbsi rr s r 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 35 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 36 pbp o os ob 对于特定的油藏，对于特定的油藏，地面脱气原油地面脱气原油的密度基本上的密度基本上 为一常数。但是，为一常数。但是，地层原油地层原油的密度将随压力变化而的密度将随压力变化而 变化。变化。 从上图可知：地层原油密度在从上图可知：地层原油密度在 之间变化。之间变化。 osob 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 37 o

15、sgsoso br )( 地层原油密度一般不进行直接的测量，而是通地层原油密度一般不进行直接的测量，而是通 过下式进行计算：过下式进行计算： 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 38 pv v c o o o dpb db c o o o dp d c o o o 单位压力的体积变化率，即为地层原油的压缩系数。单位压力的体积变化率，即为地层原油的压缩系数。 t=const dpv dv c o o o 压缩系数也可以表示为：压缩系数也可以表示为： 或或 可见，通过体积系数变化曲线或地层原油密度可见，通过体积系数变化曲线或地层原油密度 变化曲线，就可以求出原油的压缩系数。变化曲线，就可以求出原油的

16、压缩系数。 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 39 )(1 ppcbb boobo )(1 ppcbb iooio )(1 ppc boobo )(1 ppc iooio 若知道原油的压缩系数，则可根据下列公式计算若知道原油的压缩系数，则可根据下列公式计算 任意压力下的原油体积系数和密度：任意压力下的原油体积系数和密度： 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 40 原油的压缩系数通常原油的压缩系数通常不是常数不是常数，而是，而是随压力的增随压力的增 大而减小大而减小的一个变量，但在的一个变量，但在一定的压力范围之内，通一定的压力范围之内，通 常将其视为常数常将其视为常数。 原油压缩系数随原油性质的

17、变化较大，原油越轻，原油压缩系数随原油性质的变化较大，原油越轻， 压缩系数就越大。压缩系数就越大。 原油压缩系数一般在原油压缩系数一般在 之间。之间。 4 101001 mpa-1 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 41 恒压条件下单位温度的体积变化率，称为原油的恒压条件下单位温度的体积变化率，称为原油的 热膨胀系数。热膨胀系数。 tv v o o o 通常用实验测定原油的热膨胀系数，其数值一般通常用实验测定原油的热膨胀系数，其数值一般 小于压缩系数。原油的热膨胀性质，在热力采油过程小于压缩系数。原油的热膨胀性质，在热力采油过程 中是一种重要的驱动能量。中是一种重要的驱动能量。 油藏工程原理油

18、藏工程原理讲义讲义 42 原油粘度是原油内摩擦力大小的度量参数。当原油原油粘度是原油内摩擦力大小的度量参数。当原油 受到剪切应力作用时，剪切应变速率的响应与原油的受到剪切应力作用时，剪切应变速率的响应与原油的 粘度有关。粘度有关。 剪切应力与剪切应变速率之间呈线性关系的流体剪切应力与剪切应变速率之间呈线性关系的流体 称之为牛顿流体。称之为牛顿流体。 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 43 牛顿流体的本构牛顿流体的本构( (流变流变) )方程：方程： o dy d x y 其中其中 是剪切应变速率是剪切应变速率( (或速度梯度或速度梯度) ) 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 44 大多数大多数

19、轻质原油轻质原油都属于都属于牛顿原油牛顿原油，而一些，而一些稠油稠油则往则往 往属于往属于非牛顿原油非牛顿原油。原油的粘度随原油性质的变化很大。原油的粘度随原油性质的变化很大 它反映了原油的流动性能，粘度越小，原油的流动性能它反映了原油的流动性能，粘度越小，原油的流动性能 就越好。就越好。 1000 超粘原油超粘原油(稠油稠油) o o o o 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 45 o t bt o ae bt o ae 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 46 o p b p )( b bp o ppae )( bo ppdpc 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 47 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 48 气气 油油 油气两相平衡图油气两相平衡图 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 49 单组分相图单组分相图 p t c 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 50 在低温和在低温和( (或或) )低压状态下，物系的相态特征十分明显；但低压状态下，物系的相态特征十分明显；但 在高温高压状态下，物系的相态特征渐趋模糊，即不存在明确在高温高压状态下，物系的相态特征渐趋模糊，即不存在明确 的分解线。的分解线。 高温高压单组分相图高温高压单组分相图 p t c 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 51 油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义 52 两组分系统相图