油層物理學分析解析PPT學習教案

1、會計學1油層物理學分析解析油層物理學分析解析第二章第二章 儲油氣層中流體的儲油氣層中流體的物理性質物理性質第1頁/共194頁第一節(jié)第一節(jié) 油層烴類的相態(tài)特征油層烴類的相態(tài)特征第二節(jié)第二節(jié) 天然氣的物理性質天然氣的物理性質第三節(jié)第三節(jié) 地層原油的物理性質地層原油的物理性質第四節(jié)第四節(jié) 油層水的物理性質油層水的物理性質第五節(jié)第五節(jié) 油層流體的高壓特性研究油層流體的高壓特性研究第六節(jié)第六節(jié) 油層烴類的相態(tài)方程油層烴類的相態(tài)方程主要內容主要內容第2頁/共194頁第3頁/共194頁第4頁/共194頁第5頁/共194頁一、油層烴類的化學組成及烴類相態(tài)表示方法一、油層烴類的化學組成及烴類相態(tài)表示方法第6頁/

2、共194頁第7頁/共194頁圖2-1-1 單組分立體相圖(Zollan Gyulay, 1977)第8頁/共194頁第9頁/共194頁圖2-1-2 單組分烴的相圖(據(jù)Standing, 1952)第10頁/共194頁曲線。第11頁/共194頁圖2-1-3 烷烴的飽和蒸汽壓曲線1CH4；2C2H6；3C3H8；4iC4H10；5nC4H10；6iC5H12；7nC5H12；8C6H14；9C7H16；10C8H18；11C9H20；12C10H22第12頁/共194頁第13頁/共194頁所以單組分的飽和蒸汽壓線實際就是該組分的泡點和露點的共同軌跡。第14頁/共194頁第15頁/共194頁第16頁

3、/共194頁第17頁/共194頁第18頁/共194頁第19頁/共194頁圖2-1-9 烷烴的雙組分臨界點軌跡曲線圖（據(jù)Brown等，1948）第20頁/共194頁圖2-1-10 戌烷和正庚烷（占總重量的52%）的P-V圖（據(jù)Sage和Lacey, 1939）第21頁/共194頁圖2-1-11 多組分烴體系的P-T圖（據(jù)Amyx, 1960）第22頁/共194頁第23頁/共194頁第24頁/共194頁第25頁/共194頁第26頁/共194頁第27頁/共194頁圖2-1-13 低收縮原油的相圖 圖2-1-14 高收縮原油的相圖第28頁/共194頁第29頁/共194頁第30頁/共194頁圖2-1-1

4、5 逆行凝析氣的相圖 圖2-1-16 濕氣相圖第31頁/共194頁第32頁/共194頁圖2-1-17 干氣相圖第33頁/共194頁第34頁/共194頁第35頁/共194頁第36頁/共194頁第37頁/共194頁%1001NiiiiNNY第38頁/共194頁nRTpV nRTnbVVanp22RTbVVapMM2第39頁/共194頁ZnRTpV 式中 Z通常稱為壓縮因子，而這一方程稱之為壓縮狀態(tài)方程。壓縮因子（Z）是給定溫度、壓力下，實際氣體占有的體積與相同溫度和壓力下的理想氣體所占有的體積之比，即可表示為：第40頁/共194頁理想氣體實際氣體VVZ 當Z值大于1時，即實際氣體較理想氣體難于壓縮

5、；當Z值小于1時，即實際氣體較理想氣體容易壓縮；當Z值等于1時，則實際氣體成為理想氣體。 壓縮因子不是一個常數(shù)，它隨氣體組成、溫度和壓力而變化。壓縮因子須通過室內實驗來測定。壓縮因子的實驗測定成果一般用圖表方式表示，基本形狀如圖2-18所示。 圖2-19至2-21分別給出的是甲烷、乙烷和正丁烷的壓縮因子與壓力、溫度關系圖版。第41頁/共194頁第42頁/共194頁crppp crTTT 1.對應狀態(tài)原理對比壓力，對比溫度的定義：第43頁/共194頁來。第44頁/共194頁第45頁/共194頁niciipcpyp1niciipcTyT12.凱依視參數(shù)法凱依提出的視臨界參數(shù)的概念如下：凱依提出的視

6、臨界參數(shù)的概念如下：第46頁/共194頁niciipcprpypppp1niciiPCprTyTTTT1有了天然氣的視臨界參數(shù)，便可有了天然氣的視臨界參數(shù)，便可根據(jù)對應狀態(tài)原理求視對比參數(shù)根據(jù)對應狀態(tài)原理求視對比參數(shù)：第47頁/共194頁第48頁/共194頁第49頁/共194頁第50頁/共194頁6 .4541iciipcpyp9 .20541iciipcTyT93. 16 .4588prp48. 19 .205305prT第51頁/共194頁94.14 .4588prp53.1200305prTn查圖查圖2-21 得得Z=0.84第52頁/共194頁第53頁/共194頁gNNNaZyyZZ1

7、acZZ c疊加體積校正系數(shù)，它取決于氮氣的濃度，溫度和壓力。 第54頁/共194頁第55頁/共194頁第56頁/共194頁第57頁/共194頁92. 391.45180/ciiprpypp54. 146.235363/ciiprTyTT第58頁/共194頁818. 0711. 0107. 079. 0) 1 . 01 (07. 11 . 01gNNNaZyyZZ第59頁/共194頁第60頁/共194頁gCOCOCOZyyZZ2221/第61頁/共194頁556.0/pcpcTT)1 (556.0/BBTTpppcpcpcpcB天然氣中H2S的摩爾分數(shù)；視臨界溫度校正系數(shù)，它取決于H2S和CO

8、2的濃度，由圖版2-30直接查出。第62頁/共194頁例2-3第63頁/共194頁第64頁/共194頁第65頁/共194頁39.5741iciipcpyp13.25041iciipcTyT根據(jù)圖2-30查得=30第66頁/共194頁45.23368.1613.25030556. 013.250556. 0/pcpcTT0 .5367.213.25045.23339.57302 .012 .0556.013.25045.23339.57)1 (556.0/BBTTpppcpcpcpc89.10 .53100/pcprppp43.145.233333/pcprTTT根據(jù)圖根據(jù)圖2-24查得查得Z=

9、0.79第67頁/共194頁gsggVVB第68頁/共194頁00pnRTVgspZnRTVg在標準狀況下，氣體體積在標準狀況下，氣體體積在油藏條件下，在油藏條件下，pTZTpVVBgsgg00第69頁/共194頁)273()273(0tptZBg油氣藏溫度則可視為常數(shù)，故油氣藏溫度則可視為常數(shù)，故Bg可視為油氣藏壓可視為油氣藏壓力的函數(shù)，即力的函數(shù)，即pCZBg對于一定組成的天然氣，在一定溫度下對于一定組成的天然氣，在一定溫度下，根據(jù)不同的壓力值可做出根據(jù)不同的壓力值可做出如圖如圖2-31所示的所示的Bg-p關系曲線。關系曲線。第70頁/共194頁rgpVVC1pZnRTV ppZnRTpZ

10、ZpZnRTpZnRTpZPnRTpVrrr112第71頁/共194頁ppZZpVVr111于是于是所以所以rgpZZpC11第72頁/共194頁prpcpcprpppppp或pppZpZprpr因因 而而故故 pcprppp1prpcpZppZ1第73頁/共194頁prprpcgprpZZppCC11第74頁/共194頁niiigMyM1gggVmpZnRTVg地下天然氣的密度可以定義為地下單位體積天然氣的質量：根據(jù)天然氣的狀態(tài)方程可知：故 ZRTpMZnRTpmggg第75頁/共194頁aggraaagaagggZMZMRTzpMRTzpMr 假設天然氣和空氣兩者的特性都近似為理想氣體，即

11、天然氣的壓縮因子（Zg）和空氣的壓縮因子（Za）都視為1，則：79.28gaggMMMr第76頁/共194頁dydvAF寫成等式則為：寫成等式則為： dydvAFg第77頁/共194頁圖2-2-15 兩層氣體相對運動的示意圖（據(jù)Amyx, 1960）第78頁/共194頁vgg31第79頁/共194頁第80頁/共194頁圖2-2-13 一定溫度下的BgP關系曲線第81頁/共194頁第82頁/共194頁第83頁/共194頁圖2-2-17 1個大氣壓（0.1MPa）下天然氣的粘度（據(jù)Carr等，1954）第84頁/共194頁圖2-2-18 g/g1與Ppr、Tpr關系圖（據(jù)Carr等，1954）第8

12、5頁/共194頁1gg11gggg第86頁/共194頁第87頁/共194頁圖2-2-19 處于飽和時天然氣中水蒸汽含量與溫度壓力的關系曲線圖（據(jù)McCarthy等，1950）第88頁/共194頁 氣體水分子的形成與氣體的組分、水的化學性質、壓力和溫度條件有關。水化物形成的最重要條件是必須存在液態(tài)水。第89頁/共194頁圖2-2-21 預測水化物形成的壓力-溫度曲線（據(jù)Katz, 1959）第90頁/共194頁第91頁/共194頁第92頁/共194頁第93頁/共194頁圖2-3-2 單組分的溶解曲線（據(jù)何更生，1993）第94頁/共194頁3-3第95頁/共194頁圖2-3-3 天然氣在石油中溶

13、解度隨壓力變化曲線圖（據(jù)Burcik，1957）第96頁/共194頁第97頁/共194頁圖2-3-4 天然氣溶解度與飽和壓力和石油比重關系（據(jù)Beal, 1946）第98頁/共194頁圖2-3-5 溶解度與溫度的關系（據(jù)卡佳霍夫，1956）第99頁/共194頁第100頁/共194頁第101頁/共194頁第102頁/共194頁第103頁/共194頁油樣分離出來的總氣量（標準米3/米3）一次脫氣級次脫氣分離出來的氣量差%A油田59.641.430.6B油田83.071.513.9C油田175.4144.51736第104頁/共194頁第105頁/共194頁第106頁/共194頁TooopvvC)(

14、1 地層石油的壓縮系數(shù)主要決定于石油和天然氣的組成、溶解氣量以及壓力和溫度條件。第107頁/共194頁油田名稱BoRsi米3/米3CO(1/0.1MPa)油田名稱BoRsi米3/米3CO(1/0.1MPa)大慶油田Cr層1.12948.27.7105蘇羅馬什油田1.1758.411.4105任丘油田P2層0.4105蘇杜依瑪茲油田11.1311.16860-709.5105孤島渤26-18井G層1.09537.37.310521.24760-70/大港西區(qū)44井M層1.0965.87.3105加拿大帕賓那油田狄姆砂層1.4289/玉門L油層1.1579.6105伊朗阿賈加里1

15、90/第108頁/共194頁壓力間隔（0.1MPa)平均壓縮系數(shù)Co=（1/0.1MPa)壓力間隔（0.1MPa)平均壓縮系數(shù)Co=（1/0.1MPa)344-29224.7194-19038.9292-24230.2Ps-190(0.1MPa)242-19436.0第109頁/共194頁2121ppvvoooVodvodpC1212ln)(oooVVppC)12(12ppcoooeVV第110頁/共194頁地層溫度平均壓縮系數(shù)105/0.1MPa209.110524.712628.9第111頁/共194頁圖2-3-9 飽和壓力下的石油比重與平均壓縮系數(shù)關系圖（據(jù)Calhoun等，1953）

16、地層石油的壓縮系數(shù)在油田上一般由實驗直接測定。常用的是根據(jù)飽和壓力時的比重，用圖2-3-9查出。第112頁/共194頁osooVVB %100oosooVVVE%1001oooBBE第113頁/共194頁油田名稱油層溫度溫度油層壓力0.1MPa飽和壓力0.1MPa溶解氣量米3/米3體積系數(shù)收縮率(%)赫列布諾夫卡（蘇）23727250.51.1210.7羅馬什金（蘇）4017085501.1513.0阿赫蒂爾卡（蘇）5816215296.71.2821.8新季米特里耶夫斯克（蘇）103345238216.71.6840.5愛爾克茜齊（美）823072385062.6261.8-9大慶4570-

17、12064-110451.09-1.158.3-13.0第114頁/共194頁溫度油氣比（米3/米3）體積系數(shù)20175.31.5340183.71.55第115頁/共194頁第116頁/共194頁圖2-3-10 地層石油體積系數(shù)和壓力的關系第117頁/共194頁數(shù)(見圖2-3-11)第118頁/共194頁第119頁/共194頁)(1212ppCosoosooeVVVV)12(12ppoCeBBoo)(psipoCeBBoso第120頁/共194頁第121頁/共194頁圖2-3-12 油氣兩相體積變化示意圖（據(jù)何更生，1993）第122頁/共194頁)()(stossoppVptVVu第123

18、頁/共194頁gosstsiBVRR)(gstsiogstsiosoosgosstsioBRRBBRRVVVBVRRVu)()()(第124頁/共194頁第125頁/共194頁圖2-3-13 石油體積系數(shù)與壓力的關系（據(jù)Burcik, 1957）第126頁/共194頁第127頁/共194頁第128頁/共194頁oooVm六、地層石油的密度和比重第129頁/共194頁第130頁/共194頁圖2-3-15 油層石油密度與溫度、壓力關系圖1-70阿赫提爾斯克原油 2-84新季米特里耶夫斯克原油（據(jù)卡佳霍夫，1956）第131頁/共194頁第132頁/共194頁已各某井地面脫氣石油密度為0.876克/

19、厘米3，地層油氣（天然氣溶解度）為138米3/米3，天然氣比重0.75，而飽和壓力時地層石油的體積系數(shù)為1.42，試求地層壓力等于飽和壓力時的地層石油密度。例28第133頁/共194頁第134頁/共194頁)(1poooCppspoposoooddpC)/ln()(ososopppC得 )psCoposoe對比式244與249可見，在同樣條件下有：oososoBB由上式也可可以算出任何一個高于飽和壓力地地層壓力下的石油密度。第135頁/共194頁wood/第136頁/共194頁5 .13105 .141API第137頁/共194頁dydvAFo七、地層石油的粘度七、地層石油的粘度第138頁/共

20、194頁oo0第139頁/共194頁sm /2smmkgsPacmgPST/4101/103 1 .0/ 1 11233第140頁/共194頁第141頁/共194頁葡萄花（葡萄花層）杏樹崗（薩爾圖層）喇嘛甸（葡萄花層）辛1坨1營1辛2辛6比重0.83930.85750.8630.88760.93370.94140.95210.9534膠質瀝青質%6.81316.527.636.741.949.564.5粘度厘泊（ 50 ）10.818.922.858.54908865120.56400第142頁/共194頁第143頁/共194頁第144頁/共194頁圖2-3-17 原油粘度與壓力溫度的關系（據(jù)

21、卡佳霍夫，1956）第145頁/共194頁圖2-3-18 在油層溫度下地面脫氣石油粘度與石油比重的關系圖（據(jù)Beal, 1946）圖2-3-19 溶解氣對地層石油粘度的影響（據(jù)Beal, 1946）第146頁/共194頁第四節(jié)第四節(jié) 油層水的物理性質油層水的物理性質第147頁/共194頁圖2-4-2 地層水中天然氣溶解度與壓力、溫度及礦化度的關系（據(jù)Dodson和Standing, 1944）第148頁/共194頁wswwVVB第149頁/共194頁第150頁/共194頁圖2-4-3 地層水的體積系數(shù)與溫度和壓力的關系溶有天然氣水；純水（據(jù)Dodson和Standing, 1944）第151頁

22、/共194頁)1)(1 (WTWPwVVB第152頁/共194頁圖2-4-4 VWT與地層溫度的函數(shù)關系（據(jù)William D, McCain, Jr., 1973）圖2-4-5 VWP與地層溫度及壓力的函數(shù)關系（據(jù)Dodson和Standing, 1944）第153頁/共194頁TwwwpVVC)(1第154頁/共194頁第155頁/共194頁圖2-4-6 油層水的壓縮系數(shù)（a）不含溶解氣的水的壓縮系數(shù)；（b）含有溶解氣時水的壓縮系數(shù)校正（據(jù)Dodson和Standing, 1944）第156頁/共194頁wwwVm第157頁/共194頁圖2-4-7 計算地層水密度的諾模圖（據(jù)Schowal

23、ter, 1979）第158頁/共194頁第159頁/共194頁圖2-4-9 水的粘度與礦化度的關系（據(jù)卡佳霍夫，1957）A純水 B含鹽量為60000mg/L的水第160頁/共194頁第161頁/共194頁第162頁/共194頁圖2-5-2 油層油高壓物性儀示意圖1PVT筒；2.2高壓電動計量泵；3.3壓力表；4油氣分離瓶；5氣量瓶；6.6超級恒溫水浴；7井下取樣器和水套；8高壓粘度計；8粘度計附帶的電秒表；9電動控制箱；10鹽水罐；11閥門；高壓管線；恒溫水管線第163頁/共194頁第164頁/共194頁pVoVCoo1第165頁/共194頁圖2-5-3 高壓物性測定流程示意圖1恒溫水?。?/p>

24、2PVT筒；3油氣分離瓶；4氣量表或氣量瓶；5盛傳壓介質容器；6壓力表；7計量泵第166頁/共194頁OoooWVB/oosWVRsi/第167頁/共194頁Euobo)(第168頁/共194頁第169頁/共194頁第170頁/共194頁oiiipxp iiypppypii第六節(jié) 油層烴類的相態(tài)方程第171頁/共194頁oiiipxpyppxyoii第172頁/共194頁第173頁/共194頁giiiNyNxNn1消去yi得goiiiNppxinxNn1或 goieiiNppNNnx在平衡條件下，該烴類系統(tǒng)在氣。液兩相中摩爾分數(shù)之和等于1，即：naiix1naiiy1第174頁/共194頁同樣的方法消去xi得111niniNgppeoNeNniiy111niniNgppeoNeNniix第175頁/共194頁111niniNgppeoNeniiy111niniNgppeoNeniix上述各式就是理想溶液計算平衡狀態(tài)下氣、液兩相組成和數(shù)量的方程。求解時都需應用試算法 第176頁/共194頁1nsioisippnnioiispnp1第177頁/共194頁1