油層物理2005中

1、Ap.T 水水 油油 氣氣A氣溶于油中氣溶于油中p.T 高礦化度水析鹽高礦化度水析鹽 氣分離，油析蠟氣分離，油析蠟 油收縮，油收縮， 、c變化變化 如何描述，如何描述，O、G、W的高壓物性及其確定方法。的高壓物性及其確定方法。一、油氣藏?zé)N類化學(xué)組成及分類一、油氣藏?zé)N類化學(xué)組成及分類 1、油氣藏流體組成及常、油氣藏流體組成及常P、T相態(tài)相態(tài) C1,C4,C5C16,C17CnH2n+2,N2,CO2及及N、S、O化合物化合物 氣態(tài)氣態(tài)液態(tài)液態(tài)固態(tài)固態(tài)膠質(zhì)泥青膠質(zhì)泥青n 1 1、幾個物理化學(xué)概念幾個物理化學(xué)概念 （1 1）體系）體系 指一定范圍內(nèi)一種或幾種定量物質(zhì)構(gòu)成的整體。指一定范圍內(nèi)一種或幾種

2、定量物質(zhì)構(gòu)成的整體。體系可分為單組分和多組分體系。體系可分為單組分和多組分體系。油油水水 多組分體系多組分體系單組分體系單組分體系C3、C7、C20 H2O水水 H2O二、油藏?zé)N類相態(tài)表示方法二、油藏?zé)N類相態(tài)表示方法（2 2）相）相 體系內(nèi)部物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)完全均勻的一部分稱為體系內(nèi)部物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)完全均勻的一部分稱為“相相”。通常有氣、液、固三相。相與相之間有明顯的。通常有氣、液、固三相。相與相之間有明顯的界面。對一個相不要求每一部分都必須連續(xù)存在。界面。對一個相不要求每一部分都必須連續(xù)存在。 油油水水 二、油藏?zé)N類相態(tài)表示方法二、油藏?zé)N類相態(tài)表示方法（3 3）組分：）組分： 形成體系

3、的各種物質(zhì)稱該體系的各組分，可以是單質(zhì)形成體系的各種物質(zhì)稱該體系的各組分，可以是單質(zhì)或化合物，構(gòu)成平衡體系的所有各相組成所需的最少或化合物，構(gòu)成平衡體系的所有各相組成所需的最少組分?jǐn)?shù)稱獨(dú)立組分，在沒有化學(xué)反應(yīng)的體系中獨(dú)立組組分?jǐn)?shù)稱獨(dú)立組分，在沒有化學(xué)反應(yīng)的體系中獨(dú)立組分?jǐn)?shù)等于組分?jǐn)?shù)。分?jǐn)?shù)等于組分?jǐn)?shù)。 油油水水 C3、C7、C20 H2O二、油藏?zé)N類相態(tài)表示方法二、油藏?zé)N類相態(tài)表示方法（4 4）組成：）組成： 體系中構(gòu)成某物質(zhì)的組分的含量或比例數(shù)。定體系中構(gòu)成某物質(zhì)的組分的含量或比例數(shù)。定量表示體系或某一相中的組分構(gòu)成情況。量表示體系或某一相中的組分構(gòu)成情況。 油油C3、C7、C20 10%、2

4、0%、70%二、油藏?zé)N類相態(tài)表示方法二、油藏?zé)N類相態(tài)表示方法液 體蒸 汽p（5 5）蒸汽壓力：）蒸汽壓力： 在一個密閉抽空的容器在一個密閉抽空的容器里，部分充有液體，容里，部分充有液體，容器溫度保持一定，處于器溫度保持一定，處于氣液相平衡時氣相所產(chǎn)氣液相平衡時氣相所產(chǎn)生的壓力稱為飽和蒸氣生的壓力稱為飽和蒸氣壓，體現(xiàn)為氣相分子對壓，體現(xiàn)為氣相分子對器壁的壓力。器壁的壓力。二、油藏?zé)N類相態(tài)表示方法二、油藏?zé)N類相態(tài)表示方法易揮發(fā)組分產(chǎn)生大量氣體p(6)(6)沸點(diǎn)：沸點(diǎn)： 當(dāng)液體的蒸汽壓力等于外加當(dāng)液體的蒸汽壓力等于外加壓力時，液體內(nèi)部產(chǎn)生氣泡，壓力時，液體內(nèi)部產(chǎn)生氣泡，并不斷地冒出而沸騰的溫度并不斷

5、地冒出而沸騰的溫度稱為沸點(diǎn)。稱為沸點(diǎn)。 易揮發(fā)組分在相同條件易揮發(fā)組分在相同條件下比難揮發(fā)組分的蒸汽壓高下比難揮發(fā)組分的蒸汽壓高而沸點(diǎn)要低。而沸點(diǎn)要低。 二、油藏?zé)N類相態(tài)表示方法二、油藏?zé)N類相態(tài)表示方法2 2、相圖、相圖 相圖相圖（也稱狀態(tài)圖）：對組成一定的烴類體系，根（也稱狀態(tài)圖）：對組成一定的烴類體系，根據(jù)氣液平衡數(shù)據(jù)繪制的幾何圖形。據(jù)氣液平衡數(shù)據(jù)繪制的幾何圖形。 可以指出在給定的條件下，體系是由哪相所構(gòu)可以指出在給定的條件下，體系是由哪相所構(gòu)成，其規(guī)律隨狀態(tài)變量（如溫度、壓力）和體系組成，其規(guī)律隨狀態(tài)變量（如溫度、壓力）和體系組成是怎樣變化的。相圖是研究相平衡的重要工具，成是怎樣變化的。

6、相圖是研究相平衡的重要工具，能直觀形象地反映體系的相變規(guī)律。能直觀形象地反映體系的相變規(guī)律。 立體相圖和平面相圖立體相圖和平面相圖 二、油藏?zé)N類相態(tài)表示方法二、油藏?zé)N類相態(tài)表示方法二、油藏?zé)N類相態(tài)表示方法二、油藏?zé)N類相態(tài)表示方法立體相圖：三維空間中，描述立體相圖：三維空間中，描述p p、V V、T T三個狀態(tài)三個狀態(tài)變量與相態(tài)變化關(guān)系的圖形。變量與相態(tài)變化關(guān)系的圖形。 在油氣流體相態(tài)研究中，在油氣流體相態(tài)研究中，p-V-Tp-V-T三維立體相圖三維立體相圖用于描述油氣藏平面區(qū)域上和縱向上流體相態(tài)變用于描述油氣藏平面區(qū)域上和縱向上流體相態(tài)變化特征的分布規(guī)律，很詳盡地表示出各參數(shù)間的化特征的分布規(guī)

7、律，很詳盡地表示出各參數(shù)間的變化關(guān)系。變化關(guān)系。二、油藏?zé)N類相態(tài)表示方法二、油藏?zé)N類相態(tài)表示方法(2)(2)平面相圖平面相圖 在油氣烴類流體相態(tài)研究中，不同的平面相在油氣烴類流體相態(tài)研究中，不同的平面相圖用于描述不同的相態(tài)參數(shù)和相態(tài)特征。圖用于描述不同的相態(tài)參數(shù)和相態(tài)特征。 pVpV、pTpT、pXpX（組成）和三角相圖（組成）和三角相圖 二、油藏?zé)N類相態(tài)表示方法二、油藏?zé)N類相態(tài)表示方法2 1 VL用于組分恒定用于組分恒定TpC pT相圖相圖 2 1 VLpX用于溫度恒定注氣開發(fā)用于溫度恒定注氣開發(fā)C2 1 CC2C6 C1 C7+ 用于溫度、壓力恒定注氣開發(fā)用于溫度、壓力恒定注氣開發(fā)ACT液

8、液氣氣三、單、雙、多組分體系相態(tài)特征三、單、雙、多組分體系相態(tài)特征1、單組分體系相態(tài)特征（飽和蒸汽壓線）、單組分體系相態(tài)特征（飽和蒸汽壓線）特點(diǎn)：特點(diǎn)： 無兩相共存無兩相共存區(qū)：縮小為兩相共存線區(qū)：縮小為兩相共存線，稱為飽和蒸汽壓線；，稱為飽和蒸汽壓線； 臨界點(diǎn)是兩相能夠共臨界點(diǎn)是兩相能夠共存的最高溫度點(diǎn)和最高存的最高溫度點(diǎn)和最高壓力點(diǎn)壓力點(diǎn) TTc, p 也也不會產(chǎn)生液相；不會產(chǎn)生液相； Tc pc pVLTpN2 C1 CO2 H2O三、單、雙、多組分體系相態(tài)特征三、單、雙、多組分體系相態(tài)特征C(臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)) DEF露點(diǎn)線露點(diǎn)線泡點(diǎn)線泡點(diǎn)線等液量線等液量線LV100%L90%L0%LTN

9、(臨界凝析溫度臨界凝析溫度)pN(臨界凝析壓力臨界凝析壓力) CA CB 三、單、雙、多組分體系相態(tài)特征三、單、雙、多組分體系相態(tài)特征CA CB 0%CB 10%CB 90%CB TpTB TA 50%CB 三、單、雙、多組分體系相態(tài)特征三、單、雙、多組分體系相態(tài)特征三、單、雙、多組分體系相態(tài)特征三、單、雙、多組分體系相態(tài)特征TAB飽和液體（泡點(diǎn)線）飽和蒸氣（露點(diǎn)線）CPmTmL+VpLV3、多組分系統(tǒng)相態(tài)特征、多組分系統(tǒng)相態(tài)特征三、單、雙、多組分體系相態(tài)特征三、單、雙、多組分體系相態(tài)特征（1）特點(diǎn)：）特點(diǎn)：相態(tài)相態(tài)特征取決于體系的特征取決于體系的每一個組分，體系每一個組分，體系的組成不一樣，

10、相的組成不一樣，相圖不一樣，但也有圖不一樣，但也有共同特點(diǎn)共同特點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)室和礦場等溫逆行區(qū)下，有兩個露點(diǎn)同一溫度實(shí)驗(yàn)室等壓逆行區(qū)下，有兩個泡點(diǎn)同一壓力AFTFAJGGJp)()(TC氣液兩相區(qū)氣液兩相區(qū)液液氣氣CT CpJG等溫逆行凝析等溫逆行凝析 GJ等溫逆行蒸發(fā)等溫逆行蒸發(fā) FA等壓逆行凝析等壓逆行凝析 AF等壓逆行蒸發(fā)等壓逆行蒸發(fā) FAJG三、單、雙、多組分體系相態(tài)特征三、單、雙、多組分體系相態(tài)特征pABDECT CFTp下露點(diǎn) 上露點(diǎn)凝析氣藏的開發(fā)過程凝析氣藏的開發(fā)過程(等溫逆行凝析等溫逆行凝析) 100%L0%L？凝析氣藏開發(fā)中？凝析氣藏開發(fā)中為什么保持為什么保持p p地地ppd d

11、？四、幾種典型的油氣藏相圖四、幾種典型的油氣藏相圖 J:純油藏或叫未飽和油藏純油藏或叫未飽和油藏TPb,PI=Pb,PCT A:凝析氣藏：凝析氣藏：TcTCT C:臨界凝析氣藏：臨界凝析氣藏： T=Tc FTC氣液兩相區(qū)液氣CTCp AJpLIBDE2、幾種典型的油氣藏相圖、幾種典型的油氣藏相圖 四、幾種典型的油氣藏相圖四、幾種典型的油氣藏相圖 (1)干氣氣藏相圖干氣氣藏相圖 干氣氣藏指甲烷含量占干氣氣藏指甲烷含量占70-98%且無且無液烴析出的氣藏，天然氣中液烴析出的氣藏，天然氣中C5以上的以上的組分幾乎沒有，組分幾乎沒有，C2-C4的含量的含量5%。 相圖特點(diǎn)：相圖特點(diǎn)：露點(diǎn)線右側(cè)的氣相區(qū)

12、很大露點(diǎn)線右側(cè)的氣相區(qū)很大，地層條件點(diǎn)和油氣分離器條件點(diǎn)均，地層條件點(diǎn)和油氣分離器條件點(diǎn)均在露點(diǎn)線外側(cè)，連線不穿過兩相區(qū)在露點(diǎn)線外側(cè)，連線不穿過兩相區(qū) 。不產(chǎn)液烴不產(chǎn)液烴 ，油氣比，油氣比 p地,T地 p分,T分 液氣VVRSp地,T地 p分,T分 p(2)濕氣氣藏濕氣氣藏四、幾種典型的油氣藏相圖四、幾種典型的油氣藏相圖 （3）凝析氣藏：）凝析氣藏：p地,T地 p分,T分 四、幾種典型的油氣藏相圖四、幾種典型的油氣藏相圖 特點(diǎn)：地層壓力高于露點(diǎn)特點(diǎn)：地層壓力高于露點(diǎn)壓力，地層溫度介于臨界壓力，地層溫度介于臨界溫度和臨界凝析溫度之間溫度和臨界凝析溫度之間。在地層原始條件下，流。在地層原始條件下，

13、流體以單相氣體存在。體以單相氣體存在。 P地地 后，凝析出液態(tài)烴，在分后，凝析出液態(tài)烴，在分離器會有更多烴液析出離器會有更多烴液析出Rs=534 26700, =0.74 p地,T地 p分,T分 （4）輕質(zhì)油藏：）輕質(zhì)油藏：四、幾種典型的油氣藏相圖四、幾種典型的油氣藏相圖 p地,T地 p分,T分 （5）重質(zhì)油藏：）重質(zhì)油藏： 四、幾種典型的油氣藏相圖四、幾種典型的油氣藏相圖 OilHgOilHgOilHgOilHgOilHgGasGas V1 V2 V3 V4 V5 pb p2pb p3=pb p4pb p5p4 p6pb p2pb p2pb p3p2Tc 結(jié)束NYNYni/Ki=1TCT 1

14、1iiyx？若不滿足，重新假設(shè)？若不滿足，重新假設(shè)N Ng g（或（或N NL L），），重復(fù)重復(fù)b b、c c，直到，直到11iiyx；e e、算下一次脫氣條件的、算下一次脫氣條件的N NL L（或（或N Ng g），），y yi i、x xi i。注。注意意n ni i為上次分離計(jì)算的為上次分離計(jì)算的x xi i。 凝析氣田氣伴生氣油田氣氣田氣礦場)(（1）33/1/1mgmg凈氣：硫含量（標(biāo)態(tài)）酸氣：硫含量按含硫量（2 2）多凝析氣：很少濕氣：幾乎沒有干氣：按重?zé)N含量555CCC（3 3）一、常溫常壓下天然氣的主要物性參數(shù)一、常溫常壓下天然氣的主要物性參數(shù)niiiiNNy1/（摩爾分?jǐn)?shù)，

15、可用百分?jǐn)?shù)，也可用小數(shù)表示）（摩爾分?jǐn)?shù)，可用百分?jǐn)?shù)，也可用小數(shù)表示） （2-25）niiiiVVv1（2-26）當(dāng)考慮天然氣為遵循阿伏加德羅定律的混合氣當(dāng)考慮天然氣為遵循阿伏加德羅定律的混合氣體時，其體時，其體積組成與摩爾組成相等體積組成與摩爾組成相等 niiiiwwG1（2-27）100i1iiiiiGvy,（百分含量）（百分含量） （小數(shù)）（小數(shù)） Vmg/（3）天然氣相對密度）天然氣相對密度 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（0，0.101MPa），天然氣的密度與），天然氣的密度與干燥空氣的密度之比。干燥空氣的密度之比。agagww/或或29/MnRTpV （2-35）真實(shí)氣體僅當(dāng)真實(shí)氣體僅當(dāng)p

16、p較低，較低，T T較高時滿足此式。較高時滿足此式。ZnRTpV ),(組成TpZZ 偏差系數(shù)偏差系數(shù)：表示真實(shí)氣體偏離理想氣體的程度：表示真實(shí)氣體偏離理想氣體的程度 物理意義物理意義：給定溫度壓力下，實(shí)際氣體所占的體積與：給定溫度壓力下，實(shí)際氣體所占的體積與同溫同壓下相同數(shù)量的理想氣體所占的體積之比。同溫同壓下相同數(shù)量的理想氣體所占的體積之比。 偏差系數(shù)偏差系數(shù)00VppVZ （T=const） 22VabVRTp僅能定性描述流體的僅能定性描述流體的p、V、T （有引力的硬球模型）（有引力的硬球模型）斥力斥力引力引力)(5 . 0bVVTabVRTp不適于氣液平衡計(jì)算不適于氣液平衡計(jì)算 )(

17、)(bVVTbVRTp適于氣液平衡計(jì)算適于氣液平衡計(jì)算 PR方程方程 )()()(bVbbVVTbVRTp比比SRK精確精確 BWR、LHSS近千個方程近千個方程 00VppVZ （4）對應(yīng)狀態(tài)法）對應(yīng)狀態(tài)法 天然氣（混和氣）在天然氣（混和氣）在p、T下的下的Z。 cirippp對比溫度：對比溫度： ciriTTTciipcpyp視對比壓力視對比壓力： pcprppp視臨界溫度：視臨界溫度： ciipcTyT視對比溫度視對比溫度： pcprTTT182)5 . 0(171pcT09869. 0)5 . 0( 1 .327 .46pcpscgVVB（2-51）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：（美）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：（美）t=

18、15.6t=15.6，p=0.1MPa p=0.1MPa （中、蘇）（中、蘇）t=20t=20，p=0.1MPa p=0.1MPa （實(shí)驗(yàn)室）（實(shí)驗(yàn)室）t=0t=0，p=0.1MPap=0.1MPa在在p地地、T地地下的體積下的體積標(biāo)態(tài)下的體積標(biāo)態(tài)下的體積scscscnRTVpscscscpnRTV在地層條件下，在地層條件下，pZnRTVZnRTpVpptZpTZTpVVBscscscscg293273B Bg g描述了當(dāng)天然氣質(zhì)量不變時，由于從地下到地面描述了當(dāng)天然氣質(zhì)量不變時，由于從地下到地面壓力、溫度的改變所引起的體積膨脹大小。壓力、溫度的改變所引起的體積膨脹大小。 在實(shí)在實(shí)際氣藏中，由

19、于地面壓力遠(yuǎn)低于地層壓力，際氣藏中，由于地面壓力遠(yuǎn)低于地層壓力，BBg g遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于遠(yuǎn)小于1 1。 pptZpTZTpVVBscscscscg293273gBtgBppzCpptzBscg273)273(對于實(shí)際氣藏，即對于實(shí)際氣藏，即T=constT=const，ppz=z(p) Bg= Bg(p)pBg 1.0 Bg 1.0 pZnRTVZnRTpV由由pVpZZVpZpZpnRTpVT2)(pZzppVpZZVVpVVCTg11)(1)(1因此因此0pZpCg1，（2 2）單組分氣體）單組分氣體 根據(jù)（根據(jù)（p p、T T）查圖板）查圖板ZZ以及以及 CCg g。 )(pZpZciipc

20、pyp由由pcprppp，pcpprppprpcdppdp)11(111prprpcprpcprpcgpZZppppZZppC所以：所以： 天然氣壓縮系數(shù)天然氣壓縮系數(shù)C Cg g的常用公式的常用公式 pcgprpCCprprprpZZpC11C Cg g也可由視對比參數(shù)（也可由視對比參數(shù)（p pprpr，T Tprpr）查圖）查圖2-442-44求出求出C CprprCCg g。 TTTgppVVVpVVdpdVVC)(1)(1)(1后前后前前cp1smPa131g平均自由行程，氣體分子平均運(yùn)動速度密度，gTconstconstg，氣體分子運(yùn)動速度與壓力無關(guān)，氣體密度與壓力呈氣體分子運(yùn)動速度

21、與壓力無關(guān)，氣體密度與壓力呈正比，而分子平均自由行程與壓力呈反比。因此它正比，而分子平均自由行程與壓力呈反比。因此它們?nèi)叩某朔e幾乎與壓力無關(guān)。們?nèi)叩某朔e幾乎與壓力無關(guān)。 分子量分子量MMg g。 A Ag g（烴類）（烴類）g g（非烴）（非烴） gTgpgM原因：原因： 高壓下，氣體分子間的相互作用力起主要作用。高壓下，氣體分子間的相互作用力起主要作用。965. 0*rcgT1rTrTrcgT291. 071. 0*1rT6/13/22/1*5 . 3ccTpM*c（0.1MPa0.1MPa下，臨界溫度時的粘度）下，臨界溫度時的粘度） 5 . 05 . 0iiigiigMyMyc、對比態(tài)關(guān)聯(lián)法、對比態(tài)關(guān)聯(lián)法 5 . 1/)0932. 01338. 0(68.165 . 1/4 . 39/59/8prprprprgTTTT5 . 03/26/1)(iipcpcMypTsgsVVR ppb Rs 溶解度溶解油氣比 1sfoVVBpb pBBobgssiosgsssiftBRRBVBVRRVB