油氣藏中的流體A

1、典型油氣藏中油、氣、水分布的結構剖面圖（據(jù)美國油藏開發(fā)經(jīng)營委員會報告，1942）第一章 油氣藏中的流體 油氣藏中流體存在于儲集層的孔隙裂縫中，并在圈閉范圍內(nèi)按重力分異，在垂向上呈層狀分布，天然氣最輕居圈閉頂部，石油居中，水在下面。 任一個油氣藏或油藏中都存在石油、天然氣、油田水三種流體，而純氣藏中只有天然氣和油田水。 油氣藏中的石油、天然氣、油田水三者并非截然分離，氣油、油水和氣水之間存在過渡帶，它們以一定關系共存于儲集層的孔隙裂縫系統(tǒng)中。1第一章 油氣藏中的流體第一節(jié) 石油第二節(jié) 天然氣第三節(jié) 油田水第四節(jié) 油氣顯示第五節(jié) 油氣的碳、氫穩(wěn)定同位素2第一節(jié) 石油一、石油的概念及組成（一）石油的

2、概念 石油（又稱原油）是以液態(tài)形式存在于地下巖石孔隙中的可燃有機礦產(chǎn)。成分上以烴類為主，含有數(shù)量不等的非烴化合物及多種微量元素；相態(tài)上以液態(tài)為主，溶有大量烴氣及少量非烴氣，以及數(shù)量不等的烴類和非烴類的固態(tài)物質(zhì)。（二）石油的元素組成 石油的元素組成主要是碳（C）、氫（H），其次是硫（S）、氮（N）、氧（O），并含有幾十種微量元素，如鐵（Fe）、鈣（Ca）、鎂（Mg）、釩（V）、鎳（Ni）等。 石油中碳含量一般為8387，氫含量一般為1114，碳、氫兩元素在石油中一般占9599。3第一節(jié) 石油一、石油的概念及組成（二）石油的元素組成 不同產(chǎn)地的石油其元素組成存在差異，但有一定的變化范圍； 根據(jù)含硫

3、量可把原油分為高硫原油（含硫量大于1）和低硫原油（含硫量小于1）； 通常以0.25為貧氮和高氮石油的界限； 微量元素構成了石油中的灰份，被作為石油有機成因的證據(jù)之一。元 素 CHSNO Trace Elements含量變化（%）83-8711-140.01-100-1.70.1-4.5幾十種平均含量（%）84.5130.650.50.5n/10000石油中的元素含量（據(jù)Hunt，1979）4一、石油的概念及組成（三）石油的餾分組成 石油的餾分：原油在一定沸點區(qū)間蒸餾產(chǎn)生的各烴類化合物的混合物。因研究目的不同，切割餾分的溫度區(qū)間有所不同。第一節(jié) 石油 餾 分輕餾分中餾分重餾分石油氣汽油煤油柴油重

4、瓦斯油潤滑油渣油溫度（oC） 3535-190190-260260-320320-360360-530（500）50組成石油、天然氣的各種化合物分子的長度（據(jù)Welte，1972；Hunt，1979，轉(zhuǎn)引自陳榮書，1989）天然氣、水及液固態(tài)烴類和非烴類化合物分子的有效直徑數(shù)據(jù)表（據(jù)Tissot & Welte，1978，轉(zhuǎn)引自陳榮書，1989）天然氣化合物的分子長度和有效直徑要比石油化合物分子的長度和有效直徑一般要小，更有利于運移。31三、天然氣的物理性質(zhì)（一）天然氣的基本物理性質(zhì) 2.表觀分子量 天然氣為化學組成不確定的多組分混合氣，因此其分子量稱表觀分子量：式中的Mg為氣體混合物的表觀分

5、子量；Yi、Mi分別為i氣體組分的摩爾分數(shù)和分子量；Gi為i氣體組分的重量百分比。第二節(jié) 天然氣或32三、天然氣的物理性質(zhì)（一）天然氣的基本物理性質(zhì) 3.密度和相對密度 密度：單位體積氣體的質(zhì)量。 gMg/Vg PVZnRT式中Mg為表觀分子量；Z為壓縮因子；P為氣層壓力（MPa）；T為氣層絕對溫度。 天然氣的密度隨重烴含量尤其是高碳數(shù)的重烴含量以及CO2和H2S含量的增加而增大。天然氣的密度在地表一般為0.70.75kg/m3；在地下可達150250kg/m3，凝析氣可達225450kg/m3。第二節(jié) 天然氣33三、天然氣的物理性質(zhì)（一）天然氣的基本物理性質(zhì) 3.密度和相對密度 相對密度：指

6、相同溫度、壓力（如1105Pa，15.55或1105Pa，20）天然氣密度與空氣密度的比值。式中rg為天然氣相對密度；g為天然氣密度；a為空氣密度；Mg為天然氣表觀分子量；Ma為空氣表觀分子量。第二節(jié) 天然氣34三、天然氣的物理性質(zhì)（一）天然氣的基本物理性質(zhì) 4.溶解度 （1）在水中的溶解度 用亨利公式表示： QC P式中Q為溶解度，表示單位容積中溶解的氣體體積（m3/m3）；C為溶解系數(shù)或亨利系數(shù)（10-5m3/m3Pa）；P為氣體壓力（對混合氣體計算各組分的溶解度時，為該組分的分壓）。第二節(jié) 天然氣天然氣組分甲烷乙烷丙烷丁烷異丁烷二氧化碳硫化氫氮氣溶解系數(shù)0.0330.0470.0370.

7、0360.0250.872.580.016常見的天然氣組分在純水中的溶解系數(shù)（20，1105Pa）（據(jù)，1956）35三、天然氣的物理性質(zhì)（一）天然氣的基本物理性質(zhì) 4.溶解度 （2）在石油中的溶解度 指在地層溫、壓條件下液態(tài)原油中所溶有的，在溫、壓降低后析出的氣體數(shù)量，常用V（氣）/V（油）（單位為m3/m3）表示。 天然氣與石油具有互溶關系，因此天然氣在石油中的溶解系數(shù)比在水中大得多。 天然氣在石油中的溶解度受地層溫度、壓力、天然氣的組成和原油輕烴組分含量等因素影響。第二節(jié) 天然氣36三、天然氣的物理性質(zhì)（一）天然氣的基本物理性質(zhì) 5.粘度 天然氣的粘度常用動力粘度（）即絕對粘度表征，是測

8、量天然氣抵抗流動能力的一種度量。式中g為混合氣體粘度；i、Yi、Mi分別為i氣體組分的粘度、摩爾分數(shù)和分子量。 天然氣的動力粘度要比石油小得多，一般只有石油的百分之幾。第二節(jié) 天然氣37三、天然氣的物理性質(zhì)（一）天然氣的基本物理性質(zhì) 6.吸附作用 天然氣被巖石吸附的現(xiàn)象。單位質(zhì)量巖石吸附天然氣量大小與巖石類型和天然氣化合物類型以及壓力、溫度等有關。 7.熱值 烴氣含氫量高，燃燒充分，具有極高熱值，是最潔凈的優(yōu)質(zhì)燃料。第二節(jié) 天然氣氣體巖石壓力（mmHg*）吸附含量（cm3/kg）甲烷砂巖粘土685.8762.2529.671.8丙烷砂巖粘土73.87725.07600.61,012.9丁烷砂巖

9、粘土791.53690.401,152.31,643.9巖石對氣態(tài)烴的吸附值（據(jù)，1953）* 1mmHg=133.322Pa38三、天然氣的物理性質(zhì)（二）烴類氣、液的相態(tài) 1.烴氣純物質(zhì)的相態(tài)第二節(jié) 天然氣丙烷兩相系統(tǒng)等溫的壓力體積關系圖（1）露點：氣體中第一個液滴形成的點（如右圖中A和A點）。（2）泡點：液體中第一個氣泡逸出的點（如右圖中B和B點）。（3）臨界點：泡點線和露點線的交點（如右圖中K點）。（4）臨界溫度（ Tk ）：臨界點對應的溫度。高于此溫度，無論壓力多大，都不能產(chǎn)生液相。（5）臨界壓力（ Pk ）：臨界點對應的壓力。高于此壓力，無論溫度多大，都不能產(chǎn)生液相。39三、天然氣的物理性質(zhì)（二）烴類氣、液的相態(tài) 2.多組分烴類相態(tài)及反轉(zhuǎn)凝析第二節(jié) 天然氣多組分烴類物質(zhì)相態(tài)圖（1）臨界凝析溫度點（K1）：PT相圖中產(chǎn)生液相最高溫度點。換言之，高于此溫度，無論壓力多大，都不產(chǎn)生液體。（2）臨界凝析壓力點（K2）：PT相圖中能產(chǎn)生氣液相共存的最高壓力點。換言之，高于此壓力，無論溫度高低，都不能產(chǎn)生氣液共存。 （3）逆蒸發(fā)：隨壓力增加（或隨溫度降低），液態(tài)烴轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)烴的現(xiàn)象。K1K露點線為“逆露點線”。（4）逆凝結：隨壓力降低（或隨溫度增加）， 氣態(tài)烴轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)烴的現(xiàn)