第02章 油氣藏流體

1、地面地面?地下性質地下性質?地面性質地面性質? 第二章第二章 油氣藏流體油氣藏流體第二章第二章 油氣藏流體油氣藏流體l油氣藏中存在油氣藏中存在油、氣、水油、氣、水三種流體，采到地面之后依然為油、三種流體，采到地面之后依然為油、氣、水三種流體，但氣、水三種流體，但數(shù)量數(shù)量上有所不同。上有所不同。l油和氣性質比較接近，是同一種物質呈現(xiàn)出的不同相態(tài)。在油和氣性質比較接近，是同一種物質呈現(xiàn)出的不同相態(tài)。在一定條件下，油、氣之間可以相互溶解，相態(tài)之間也可以相一定條件下，油、氣之間可以相互溶解，相態(tài)之間也可以相互轉換?；マD換。l天然氣和原油合稱為天然氣和原油合稱為石油石油。石油有時候也呈固態(tài)形式，如瀝。石

2、油有時候也呈固態(tài)形式，如瀝青。青。l地層水與油氣的性質相差較遠，溶解度較低，通常認為地層地層水與油氣的性質相差較遠，溶解度較低，通常認為地層水與油氣為非互溶流體。水與油氣為非互溶流體。l油氣藏流體的性質隨環(huán)境條件的變化而變化。油氣開采過程油氣藏流體的性質隨環(huán)境條件的變化而變化。油氣開采過程中不僅存在狀態(tài)的變化，還存在更為復雜的相態(tài)變化。中不僅存在狀態(tài)的變化，還存在更為復雜的相態(tài)變化。l流體性質的變化對油氣開采過程產生重要的影響流體性質的變化對油氣開采過程產生重要的影響，為提高開，為提高開采效率，必須深入研究流體性質。采效率，必須深入研究流體性質。第一節(jié)第一節(jié) 天然氣性質天然氣性質一、一、組成組

3、成組分組分xi(%)組分組分xi(%)C188.22C60.15C25.08C7+0.13C32.48N20.04C41.45CO22.04C50.41總計總計100.0氣相色譜儀氣相色譜儀N2天然氣天然氣烴類烴類(主主)CH4(主主)非烴類非烴類C2-C6C7+(微微)CO2H2S天然氣的色、味來自于非烴物質天然氣的色、味來自于非烴物質烴類為主烴類為主, ,含少量非烴物質的氣體含少量非烴物質的氣體輕質輕質中間中間重質重質特征組分特征組分xC185%xC1=7585%xC1= 5575%xC11.0MC2= =30MC3 = =44MCO2= =44 g g降低降低四、四、體積系數(shù)體積系數(shù)gg

4、gsVBV？定義：定義：地層條件下天然氣的體積與等地層條件下天然氣的體積與等質量氣體在地面標準條件下的體積的質量氣體在地面標準條件下的體積的比值比值四、四、體積系數(shù)體積系數(shù)ZnRTpV pZnRTV g地下體積地下體積scscscgspnRTZV地面體積地面體積gsggVVB 體積系數(shù)體積系數(shù)pZTTZpscscscpZTTZpBscscscgscscpTp T=10-210-3理想氣體理想氣體gg1BE 膨脹因子膨脹因子ZTppTZscscscggsVVgscscTpEpT=102103理想氣體理想氣體地下體積開采到地面之后體積膨脹了地下體積開采到地面之后體積膨脹了10102 210103

5、3倍。倍。pZTTZpBscscscgsciigiscscipZ TBZ TppiBg1psc天然氣的體積系數(shù)隨壓力的天然氣的體積系數(shù)隨壓力的升高而降低，隨溫度的升高升高而降低，隨溫度的升高而升高。而升高。 五、五、壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)ZnRTpV pc1gpZZp1=(1001000) 10-4MPa-1定義：定義：恒溫條件下單位壓力的體積變化率恒溫條件下單位壓力的體積變化率pVVcgggpVVcggg理想氣體理想氣體六、熱膨脹六、熱膨脹系數(shù)系數(shù)ZnRTpV TVVgggT1gTZZT1=(2030) 10-4 C-1定義：定義：恒壓條件下單位溫度的體積變化率恒壓條件下單位溫度的體積變化率ggg

6、VVT理想氣體理想氣體毛細管粘度計毛細管粘度計p2p1qqCpg g =10-110-3mPa.s七、七、粘度粘度天然氣在地天然氣在地層中的流動層中的流動能力特別強能力特別強第二節(jié)第二節(jié) 原油性質原油性質一、一、組成組成組分組分xj(%)組分組分xj(%)C148.83C51.15C22.75C61.59C31.93C7+42.15C41.60總計總計100.0液相色譜儀液相色譜儀原油原油膠質膠質+ +瀝青質瀝青質烴類烴類(主主)CH4非烴類非烴類C2-C6C7+(主主)硫硫雜質雜質 原油的色、味來自于非烴物質原油的色、味來自于非烴物質烴類為主烴類為主, ,含少量非烴物質的液體含少量非烴物質的

7、液體原油原油: :未經提煉的液態(tài)石油或石油未經提煉的液態(tài)石油或石油xC7+: 0.42%特征組分：影響原油性質的主特征組分：影響原油性質的主要組分要組分xC7+: 3.80%xC7+: 14.91%xC7+: 42.15%重烴重烴(C7+)干氣干氣凝析氣凝析氣輕質油輕質油黑油黑油井下取樣井下取樣地面取樣地面取樣含水、含砂、密度等常規(guī)物性分析含水、含砂、密度等常規(guī)物性分析高壓物性分析等各種復雜的物性分析高壓物性分析等各種復雜的物性分析二、相對密度二、相對密度Vmo)(scscosTpf，wsoso地下密度地下密度地面密度地面密度相對密度相對密度)(Tpf，os地面標準條件下，脫氣原油的密度與水的

8、密度地面標準條件下，脫氣原油的密度與水的密度的比值的比值。測量方法：相對密度計、稱重法等測量方法：相對密度計、稱重法等 o= API=32輕質油輕質油0.850.95中質油中質油0.95重質油重質油203220中質油中質油重質油重質油APIo5 .1315 .141三、三、飽和壓力飽和壓力原油飽和度氣體時的壓力原油飽和度氣體時的壓力實驗測定實驗測定(PVT筒筒)VoipiVgsVospsc VgVoVobpbp 飽和原油飽和原油未飽和原油未飽和原油地面脫氣原油地面脫氣原油泡點壓力泡點壓力VoipiVgsVospsc VgVoVobpbp 地層原油地層原油原油開始脫出氣體時的壓力原油開始脫出氣體

9、時的壓力四、四、溶解氣油比溶解氣油比osgssVVR 定義定義ssRsbR地面地面泡點泡點siR原始原始=0)(pfVgsVospsc 500m3/m300Rs Rsb=RsbpbRsRsbpiRsipsc五、五、體積系數(shù)體積系數(shù)osooVVB 單相單相地面地面osB0 . 1obB泡點泡點VgsVospsc VgVop )(pf某個地層壓力下的原油體積與地面脫氣某個地層壓力下的原油體積與地面脫氣原油體積的比值原油體積的比值BoiBos=pbpipscBoBob1.01.0BoBob兩相兩相osgotVVVB)(pfVgsVospsc VgVop 某個地層壓力下的原油體積和脫出氣體某個地層壓力

10、下的原油體積和脫出氣體體積之和（兩相體積或總體積）與地面體積之和（兩相體積或總體積）與地面脫氣原油體積的比值，脫氣原油體積的比值，Boi=BtiBos=1.0pbpipscBtBoBBob1.0BoBobBoiBt1+Rsigssiot)(BRRBBosgotVVVBBo=1.02.0oioi1BBs收縮率收縮率:原油開采到地面后其體積的收縮百原油開采到地面后其體積的收縮百分數(shù)分數(shù)低收縮原油低收縮原油1.5收縮性收縮性原油體積變小的性質原油體積變小的性質體積系數(shù)越大，原油的收縮體積系數(shù)越大，原油的收縮性越強。性越強。反映地層原油收縮性質的強弱反映地層原油收縮性質的強弱osgsoso/ )(BR

11、obsbgsosob/ )(BR地層原油密度地層原油密度泡點密度泡點密度特征密度特征密度 os ob六、原油密度六、原油密度地面脫氣原油密度地面脫氣原油密度 os)(opf一般不直接測量，通過下式計算一般不直接測量，通過下式計算pbpo ob opbpVVcooopBBcddooopcddooo14MPa10Bo o單位壓力的體積變化率單位壓力的體積變化率)(1 iooioppcBB)(1 booboppcBB)(1 iooioppc)(1 booboppc有了有了原油的壓縮系數(shù)，原油的壓縮系數(shù)，可以計算可以計算任意地層壓任意地層壓力下的原油體積系數(shù)和原油密度力下的原油體積系數(shù)和原油密度：l

12、原油的壓縮系數(shù)通常不是常數(shù)，隨壓力的增大而原油的壓縮系數(shù)通常不是常數(shù)，隨壓力的增大而減小，但在一定的壓力范圍之內，通常將其視為減小，但在一定的壓力范圍之內，通常將其視為常數(shù)。常數(shù)。l 原油壓縮系數(shù)隨原油性質的變化較大，原油密度原油壓縮系數(shù)隨原油性質的變化較大，原油密度越小，壓縮系數(shù)越大，一般在（越小，壓縮系數(shù)越大，一般在（1-100）10-4MPa-1之間。之間。l 在低于泡點壓力的情況下，單相體積系數(shù)變成兩在低于泡點壓力的情況下，單相體積系數(shù)變成兩相體積系數(shù)，則得到原油的兩相壓縮系數(shù)為：相體積系數(shù)，則得到原油的兩相壓縮系數(shù)為：totdBcBdp 由于存在氣體，原油的兩相壓縮系數(shù)遠高于單相由于

13、存在氣體，原油的兩相壓縮系數(shù)遠高于單相壓縮系數(shù)。壓縮系數(shù)。八、熱膨脹系數(shù)八、熱膨脹系數(shù)TVVooo通過實驗測定，其值一般小于壓縮系數(shù)；通過實驗測定，其值一般小于壓縮系數(shù)；熱力采油中有重要用途，是一種重要的驅熱力采油中有重要用途，是一種重要的驅動能量。動能量。恒壓條件下單位溫度的體積變化率恒壓條件下單位溫度的體積變化率九、九、原油粘度原油粘度原油粘度是原油內摩擦力大小的度原油粘度是原油內摩擦力大小的度量參數(shù)。分子越大，分子的極性越量參數(shù)。分子越大，分子的極性越強，分子之間的作用力就越強，原強，分子之間的作用力就越強，原油的粘度也就越高。油的粘度也就越高。當原油受到剪切應力的作用時，剪當原油受到剪

14、切應力的作用時，剪切應變速率的響應值與原油的粘度切應變速率的響應值與原油的粘度有關。有關。九、九、原油粘度原油粘度剪切應力剪切應力FAyAF剪切速率剪切速率yddvvv=0 九、九、原油粘度原油粘度牛頓流體牛頓流體 牛頓原油流變曲線 大多數(shù)輕質原油屬于牛頓原油，一些稠油則往大多數(shù)輕質原油屬于牛頓原油，一些稠油則往往屬于非牛頓原油。往屬于非牛頓原油。 非牛頓原油非牛頓原油：剪切應力與剪切應變速率不呈線剪切應力與剪切應變速率不呈線性關系的原油。性關系的原油。 原油粘度數(shù)據(jù)反映了原油的流動性能，粘度越原油粘度數(shù)據(jù)反映了原油的流動性能，粘度越小，原油的流動性能就越好。小，原油的流動性能就越好。 原油的

15、粘度隨原油性質的變化很大。原油的粘度隨原油性質的變化很大。實際測量實際測量地層原油地層原油-落球粘度計落球粘度計 os1000超粘原油超粘原油地面原油地面原油-旋轉粘度計旋轉粘度計粘度粘度- -溫度曲線溫度曲線 oTbTa eo為熱力采油打下了理論基礎為熱力采油打下了理論基礎粘度粘度-壓力曲線壓力曲線pbpi o ob ospsc ob oCl-一級一級二級二級Na+Cl-大陸環(huán)境大陸環(huán)境海洋環(huán)境海洋環(huán)境大陸大陸Na+-Cl- SO42-海洋海洋Cl-Na+SO42-Cl-Na+ Mg2-Na2SO4地面水地面水NaHCO3地下水地下水MgCl2地面水地面水CaCl2地下水地下水地面水型水體大地面水型水體大, 能量充足能量充足 地面水型地面水型地下水型地下水型地下水型水體小地下水型水體小, 能量不足能量不足 實際上實際上, 水型與能量無關水型與能量無關 基本概念基本概念1. 天然氣天然氣組成組成測量測量2. ZStanding-Katz圖版圖版pcppcpprTcTpcTpr3. gMgMair4. Bg5. cg特征組分特征組分組分組分6. 原油原油 組成組成測量測量特征組分特征組分7. o8. 飽和壓力飽和壓力飽和原油飽和原油未飽和原油未飽和原油泡點壓力泡點壓力9