第02章 油氣藏流體

1、地面地面?地下性質(zhì)地下性質(zhì)?地面性質(zhì)地面性質(zhì)? 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(zhì)比較接近，是同一種物質(zhì)呈現(xiàn)出的不同相態(tài)。在油和氣性質(zhì)比較接近，是同一種物質(zhì)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(zhuǎn)換?；マD(zhuǎn)換。l天然氣和原油合稱(chēng)為天然氣和原油合稱(chēng)為石油石油。石油有時(shí)候也呈固態(tài)形式，如瀝。石

2、油有時(shí)候也呈固態(tài)形式，如瀝青。青。l地層水與油氣的性質(zhì)相差較遠(yuǎn)，溶解度較低，通常認(rèn)為地層地層水與油氣的性質(zhì)相差較遠(yuǎn)，溶解度較低，通常認(rèn)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(zhì)隨環(huán)境條件的變化而變化。油氣開(kāi)采過(guò)程油氣藏流體的性質(zhì)隨環(huán)境條件的變化而變化。油氣開(kāi)采過(guò)程中不僅存在狀態(tài)的變化，還存在更為復(fù)雜的相態(tài)變化。中不僅存在狀態(tài)的變化，還存在更為復(fù)雜的相態(tài)變化。l流體性質(zhì)的變化對(duì)油氣開(kāi)采過(guò)程產(chǎn)生重要的影響流體性質(zhì)的變化對(duì)油氣開(kāi)采過(guò)程產(chǎn)生重要的影響，為提高開(kāi)，為提高開(kāi)采效率，必須深入研究流體性質(zhì)。采效率，必須深入研究流體性質(zhì)。第一節(jié)第一節(jié) 天然氣性質(zhì)天然氣性質(zhì)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(jì)總計(jì)100.0氣相色譜儀氣相色譜儀N2天然氣天然氣烴類(lèi)烴類(lèi)(主主)CH4(主主)非烴類(lèi)非烴類(lèi)C2-C6C7+(微微)CO2H2S天然氣的色、味來(lái)自于非烴物質(zhì)天然氣的色、味來(lái)自于非烴物質(zhì)烴類(lèi)為主烴類(lèi)為主, ,含少量非烴物質(zhì)的氣體含少量非烴物質(zhì)的氣體輕質(zhì)輕質(zhì)中間中間重質(zhì)重質(zhì)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(zhì)量氣體在地面標(biāo)準(zhǔn)條件下的體積的質(zhì)量氣體在地面標(biāo)準(zhǔn)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(kāi)采到地面之后體積膨脹了地下體積開(kāi)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(xì)管粘度計(jì)毛細(xì)管粘度計(jì)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(dòng)層中的流動(dòng)能力特別強(qiáng)能力特別強(qiáng)第二節(jié)第二節(jié) 原油性質(zhì)原油性質(zhì)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(jì)總計(jì)100.0液相色譜儀液相色譜儀原油原油膠質(zhì)膠質(zhì)+ +瀝青質(zhì)瀝青質(zhì)烴類(lèi)烴類(lèi)(主主)CH4非烴類(lèi)非烴類(lèi)C2-C6C7+(主主)硫硫雜質(zhì)雜質(zhì) 原油的色、味來(lái)自于非烴物質(zhì)原油的色、味來(lái)自于非烴物質(zhì)烴類(lèi)為主烴類(lèi)為主, ,含少量非烴物質(zhì)的液體含少量非烴物質(zhì)的

7、液體原油原油: :未經(jīng)提煉的液態(tài)石油或石油未經(jīng)提煉的液態(tài)石油或石油xC7+: 0.42%特征組分：影響原油性質(zhì)的主特征組分：影響原油性質(zhì)的主要組分要組分xC7+: 3.80%xC7+: 14.91%xC7+: 42.15%重?zé)N重?zé)N(C7+)干氣干氣凝析氣凝析氣輕質(zhì)油輕質(zhì)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(fù)雜的物性分析高壓物性分析等各種復(fù)雜的物性分析二、相對(duì)密度二、相對(duì)密度Vmo)(scscosTpf，wsoso地下密度地下密度地面密度地面密度相對(duì)密度相對(duì)密度)(Tpf，os地面標(biāo)準(zhǔn)條件下，脫氣原油的密度與水的

8、密度地面標(biāo)準(zhǔn)條件下，脫氣原油的密度與水的密度的比值的比值。測(cè)量方法：相對(duì)密度計(jì)、稱(chēng)重法等測(cè)量方法：相對(duì)密度計(jì)、稱(chēng)重法等 o= API=32輕質(zhì)油輕質(zhì)油0.850.95中質(zhì)油中質(zhì)油0.95重質(zhì)油重質(zhì)油203220中質(zhì)油中質(zhì)油重質(zhì)油重質(zhì)油APIo5 .1315 .141三、三、飽和壓力飽和壓力原油飽和度氣體時(shí)的壓力原油飽和度氣體時(shí)的壓力實(shí)驗(yàn)測(cè)定實(shí)驗(yàn)測(cè)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(diǎn)壓力泡點(diǎn)壓力VoipiVgsVospsc VgVoVobpbp 地層原油地層原油原油開(kāi)始脫出氣體時(shí)的壓力原油開(kāi)始脫出氣體

9、時(shí)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(diǎn)泡點(diǎn)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(diǎn)泡點(diǎn)VgsVospsc VgVop )(pf某個(gè)地層壓力下的原油體積與地面脫氣某個(gè)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(gè)地層壓力下的原油體積和脫出氣體某個(gè)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(kāi)采到地面后其體積的收縮百原油開(kāi)采到地面后其體積的收縮百分?jǐn)?shù)分?jǐn)?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(zhì)原油體積變小的性質(zhì)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(qiáng)。性越強(qiáng)。反映地層原油收縮性質(zhì)的強(qiáng)弱反映地層原油收縮性質(zhì)的強(qiáng)弱osgsoso/ )(BR

11、obsbgsosob/ )(BR地層原油密度地層原油密度泡點(diǎn)密度泡點(diǎn)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(cè)量，通過(guò)下式計(jì)算一般不直接測(cè)量，通過(guò)下式計(jì)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(jì)算可以計(jì)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(nèi)，通常將其視為減小，但在一定的壓力范圍之內(nèi)，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(zhì)的變化較大，原油密度原油壓縮系數(shù)隨原油性質(zhì)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(diǎn)壓力的情況下，單相體積系數(shù)變成兩在低于泡點(diǎn)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(yuǎn)高于單相由于

13、存在氣體，原油的兩相壓縮系數(shù)遠(yuǎn)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(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，其值一般小于壓縮系數(shù)；通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)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(qū)熱力采油中有重要用途，是一種重要的驅(qū)動(dòng)能量。動(dòng)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(nèi)摩擦力大小的度原油粘度是原油內(nèi)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(qiáng)，分子之間的作用力就越強(qiáng)，原強(qiáng)，分子之間的作用力就越強(qiáng)，原油的粘度也就越高。油的粘度也就越高。當(dāng)原油受到剪切應(yīng)力的作用時(shí)，剪當(dāng)原油受到剪

14、切應(yīng)力的作用時(shí)，剪切應(yīng)變速率的響應(yīng)值與原油的粘度切應(yīng)變速率的響應(yīng)值與原油的粘度有關(guān)。有關(guān)。九、九、原油粘度原油粘度剪切應(yīng)力剪切應(yīng)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(zhì)原油屬于牛頓原油，一些稠油則往大多數(shù)輕質(zhì)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(yīng)力與剪切應(yīng)變速率不呈線剪切應(yīng)力與剪切應(yīng)變速率不呈線性關(guān)系的原油。性關(guān)系的原油。 原油粘度數(shù)據(jù)反映了原油的流動(dòng)性能，粘度越原油粘度數(shù)據(jù)反映了原油的流動(dòng)性能，粘度越小，原油的流動(dòng)性能就越好。小，原油的流動(dòng)性能就越好。 原油的

15、粘度隨原油性質(zhì)的變化很大。原油的粘度隨原油性質(zhì)的變化很大。實(shí)際測(cè)量實(shí)際測(cè)量地層原油地層原油-落球粘度計(jì)落球粘度計(jì) os1000超粘原油超粘原油地面原油地面原油-旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)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(chǔ)為熱力采油打下了理論基礎(chǔ)粘度粘度-壓力曲線壓力曲線pbpi o ob ospsc ob oCl-一級(jí)一級(jí)二級(jí)二級(jí)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(shí)際上實(shí)際上, 水型與能量無(wú)關(guān)水型與能量無(wú)關(guān) 基本概念基本概念1. 天然氣天然氣組成組成測(cè)量測(cè)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(cè)量測(cè)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(diǎn)壓力泡點(diǎn)壓力9