飽和壓力測(cè)定

1、大慶石油學(xué)院實(shí)驗(yàn)課教案 單 位實(shí) 驗(yàn) 室實(shí)驗(yàn)名稱主講教師職 稱 實(shí)驗(yàn)名稱地層油飽和壓力測(cè)定實(shí)驗(yàn)編號(hào)實(shí)驗(yàn)課時(shí) 學(xué)時(shí)類別任課教師授課對(duì)象基本教材石油工程實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（教學(xué)過程）備注實(shí)驗(yàn)?zāi)康募由顚?duì)地層油飽和壓力概念的理解，掌握其測(cè)定原理及方法；鍛煉動(dòng)手能力，作到理論聯(lián)系實(shí)際。預(yù)備知識(shí)概念：通常，碳?xì)浠衔锎嬖趦煞N狀態(tài)，即：液體（通常所說的原油）和氣體。氣體可以溶解在原油中，地層油飽和壓力是一個(gè)特別的壓力值，這個(gè)壓力與地層中氣體在原油中的溶解情況有關(guān)。為了更好地理解地層油飽和壓力的概念，假設(shè)所取的某個(gè)地層油樣的組成為（不管氣體是溶解狀態(tài)還是析出狀態(tài)）如下。原油：no mol，最大容氣量：nmax mo

2、l；氣體：ng mol。nmax < ng nmax = ng nmax > ngp < pb p = pb p > pb(過)飽和 飽和 未飽和在某個(gè)壓力下，這no mol原油中能溶解的最大氣體量計(jì)為nmax mol。我們知道原油溶解氣體的能力與溫度、壓力有關(guān)：溫度一定時(shí)，壓力越大，溶解能力越大。因此，nmax是隨著壓力的變化而發(fā)生變化的。溫度恒定時(shí)，隨著壓力p從低到高的變化，nmax與ng比較，將會(huì)出現(xiàn)不同情況，我們將nmax = ng時(shí)的壓力計(jì)為pb，則壓力大小與氣體溶解情況可用示意圖表示,見右圖。溫度恒定時(shí)，在某個(gè)壓力下，如果溶解在原油中的氣體剛好是原油所能溶解

3、的最大氣體量時(shí)，這種原油就稱為飽和原油。此時(shí)所對(duì)應(yīng)的壓力就是原油的飽和壓力。在溫度恒定條件下，飽和原油隨著壓力的升高會(huì)成為未飽和原油（因?yàn)榇藭r(shí)原油中能溶解更多氣體，而實(shí)際存在的氣體要少于這個(gè)溶解量）；同樣，未飽和原油隨壓力的降低會(huì)成為飽和原油（原油最大氣體溶解量正好等于實(shí)際存在的氣體量）。飽和原油的壓力繼續(xù)降低，原油中所能溶解的最大氣體量將小于實(shí)際存在的氣體量，飽和原油成為超飽和原油，氣體將從原油中析出，發(fā)生油氣分離，出現(xiàn)兩相：油相和氣相。那么通常所說的地層油飽和壓力的概念是什么呢？（這里所說的地層油飽和壓力是指未飽和油藏的飽和壓力。）原油飽和壓力是指在某個(gè)溫度下，原油剛好處于飽和狀態(tài)時(shí)的壓力

4、。如果從高壓開始，逐漸降低未飽和油的壓力，從原油中分離出第一個(gè)（批）氣泡時(shí)的壓力就是飽和壓力。如果從低壓開始，逐漸增大油氣兩相體系的壓力，最后一個(gè)氣泡溶解到原油中時(shí)的壓力就是飽和壓力。地層油飽和壓力參數(shù)的重要性：地層油飽和壓力是非常重要的地層油物性參數(shù)之一，其應(yīng)用可體現(xiàn)在：（1）根據(jù)它可判斷地層中烴類是以單相還是油氣兩相同時(shí)存在和滲流，可反應(yīng)和控制油藏的驅(qū)動(dòng)方式（2）它還是地層油物性發(fā)生突變的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，（3）地層油飽和壓力對(duì)于油藏開采動(dòng)態(tài)分析、滲流計(jì)算及數(shù)值模擬等方面都是不可缺少的參數(shù)，等等。實(shí)驗(yàn)原理地層油飽和壓力的測(cè)定通常采用降壓法。根據(jù)降壓過程中，地層油體積的變化規(guī)律來確定地層油的飽和壓力，

5、即：在壓力高于地層油飽和壓力時(shí)，隨著壓力的下降，原來受壓縮的原油發(fā)生輕微膨脹，體積略有增加；當(dāng)壓力降至原油飽和壓力以下時(shí)，溶解在油中的氣體從油中分離出來，由于氣體的壓縮系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于液體的壓縮系數(shù)，隨著壓力繼續(xù)下降，油氣的體積變化率將遠(yuǎn)大于壓力高于飽和壓力情況下油的體積變化率。將壓力與對(duì)應(yīng)的體積變化值在直角坐標(biāo)系中繪成曲線，該曲線在飽和壓力處出現(xiàn)拐點(diǎn)，拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壓力就是所測(cè)地層油的飽和壓力。實(shí)驗(yàn)裝置圖2.23 分析器與計(jì)量泵的結(jié)構(gòu)圖1-游標(biāo)；2-絲杠；3-傳動(dòng)鏈；4-渦輪渦桿；5-軸承；6-保溫套；7-柱塞；8- PVT筒；9-閥門986123475實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備如果是真實(shí)油樣飽和壓力測(cè)定，在進(jìn)行地層

6、油飽和壓力測(cè)定之前，需要到現(xiàn)場(chǎng)取樣，取回來的樣品需要在轉(zhuǎn)樣儀中進(jìn)行預(yù)處理（如加熱攪拌充分溶解、粗測(cè)地層油飽和壓力），之后轉(zhuǎn)樣。轉(zhuǎn)樣時(shí)應(yīng)先將PVT筒設(shè)置到地層溫度，進(jìn)泵到頂端，抽空，然后在（高于）地層壓力下，轉(zhuǎn)樣儀進(jìn)泵、PVT筒退泵，用鹽水將樣品轉(zhuǎn)入PVT筒（開始轉(zhuǎn)樣時(shí)，必須非常緩慢，防止油樣在取樣器中脫氣），準(zhǔn)備工作完成。如果是模擬地層油飽和壓力測(cè)定，需要先在配樣儀中配好模擬油樣（模擬油樣的配制方法與直接在PVT筒中培養(yǎng)類似）,然后按照上面所述的轉(zhuǎn)樣方法將油樣轉(zhuǎn)入PVT筒中，或者直接在PVT筒中配樣。配樣的方法：先在配樣容器（或PVT筒中）裝入一定體積原油或其它模擬油（如煤油），上好端蓋，進(jìn)泵

7、直到油樣從端蓋閥門冒出為止（排盡容器中的空氣），然后連上氣源管線并打開氣源，退泵往容器中注入一定體積（可按照一定油氣比進(jìn)行計(jì)算模擬油體積和氣體體積）的模擬氣體（如二氧化碳），關(guān)閉端蓋閥門，拆除氣源管線，進(jìn)泵加壓并搖擺攪拌，直到油氣完全溶解（標(biāo)志為：加壓之后，壓力不下降。在這個(gè)過程中粗略估計(jì)出模擬油的飽和壓力），準(zhǔn)備工作完成。實(shí)驗(yàn)步驟（1）根據(jù)預(yù)測(cè)的飽和壓力值計(jì)算要讀數(shù)的壓力測(cè)試點(diǎn)，一般在高于飽和壓力時(shí)取34個(gè)點(diǎn)，飽和壓力以下取34個(gè)點(diǎn)；（2）打開PVT主機(jī)的總電源開關(guān)，打開溫控系統(tǒng)電源，設(shè)置溫控器將分析器（PVT筒）中的地層油恒定到地層溫度；（3）用PVT筒下部的PVT計(jì)量泵將PVT筒的壓力升

8、高到地層壓力（或者比預(yù)測(cè)地層油飽和壓力高出4.05.0MPa），打開搖擺系統(tǒng)，對(duì)PVT筒內(nèi)的油進(jìn)行攪拌，直至壓力顯示器的讀數(shù)穩(wěn)定在所要控制的壓力值；（4）將控制盤上的“進(jìn)退泵”開關(guān)設(shè)置為“退泵”，然后觀察壓力顯示器，慢慢右旋“調(diào)速”旋鈕進(jìn)行退泵，緩慢將壓力降到所算好的第一個(gè)壓力點(diǎn)上，立刻停止退泵，繼續(xù)搖擺攪拌油樣，當(dāng)壓力顯示器讀數(shù)穩(wěn)定后，記錄PVT筒中的壓力和體積值；之后繼續(xù)退泵，按上述過程測(cè)定其余壓力測(cè)試點(diǎn)，并記錄相應(yīng)的壓力和體積值，填寫在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表中。注意：在飽和壓力以上時(shí)，由于體積隨壓力的變化很小，測(cè)定時(shí)可采取定壓差方法，相鄰兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)之間壓力差為2MPa左右；飽和壓力以下時(shí)，壓力下降，

9、油氣發(fā)生分離，體積隨壓力的變化很大，這時(shí)可采取定體積法，相鄰兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)之間體積差視情況可在515之間。（5）測(cè)試完畢，關(guān)閉打開的所有開關(guān)。數(shù)據(jù)處理將測(cè)得的壓力體積數(shù)據(jù)記錄在地層油飽和壓力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表中。然后以為基數(shù)，計(jì)算出每組數(shù)據(jù)的累積體積變化，即，見實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表序號(hào)壓力計(jì)量泵讀數(shù)累積體積差119250217.5250.50.53162511414.3251.51.5512.82522610252.52.579.5259988.82661697.92792910圖2.26 地層油壓力與體積差關(guān)系曲線以累積體積變化為橫坐標(biāo)，以壓力為縱坐標(biāo)，繪制關(guān)系曲線，如下圖所示，圖中測(cè)試點(diǎn)趨勢(shì)線的交叉點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓力pb即為所測(cè)地層油樣的飽和壓力。注意事項(xiàng)（1）實(shí)驗(yàn)中涉及到高溫高壓，時(shí)刻提高警惕，注意安全；（2）進(jìn)泵和退泵的速度是由“調(diào)速”旋鈕