油層物理何更生版節(jié)市公開課獲獎?wù)n件

1、1儲層烴類系統(tǒng)相態(tài)第二章 儲層流體物理性質(zhì)油氣溶解與分離天然氣高壓物性原油高壓物性地層水高壓物性第1頁第1頁2儲層流體石油天然氣地層水一些分子結(jié)構(gòu)相同碳?xì)浠衔锘旌衔锖蜕僭S非碳?xì)浠衔锘旌衔飪訜N類:烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴第2頁第2頁3（1）高溫高壓，且石油中溶解有大量烴類氣體；儲層流體特點(diǎn)：（2）隨溫度、壓力改變，油藏流體物理性質(zhì)也會發(fā)生改變。同時會出現(xiàn)原油脫氣、析蠟、地層水析鹽或氣體溶解等相態(tài)轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。原因烴類物質(zhì)構(gòu)成是內(nèi)因；溫度、壓力是外因。第3頁第3頁4第一節(jié) 油氣藏?zé)N類相態(tài)特性 一、油藏?zé)N類化學(xué)構(gòu)成和分類 油藏?zé)N類包括石油、天然氣和石蠟。油氣化學(xué)構(gòu)成主要是復(fù)雜碳烴化合物。油藏?zé)N類主要由

2、烷烴第4頁第4頁5（主要成份），環(huán)烷烴、芳香烴構(gòu)成，烷烴又稱石蠟族烴，其通式為CnH2n+2常溫常壓下C1C4 氣CC 液C以上 石蠟 另外，還含有少許氧、硫、碳化合物，即瀝青一 膠質(zhì)等。按比重可依次把油氣藏分為下列幾類： （1）氣藏：以CH4為主，還含有少許乙烷、丙、丁烷；第5頁第5頁6 （2）凝析氣藏：含有比丙烷、丁烷更重?zé)N類，可由甲烷直到辛烷（C8），它在原始條件下是氣體，伴隨P下降或采到地面會凝析出液態(tài)烴。液態(tài)烴比重0.6-0.7，顏色淺，稱凝析油。 （3）臨界油氣藏：其特點(diǎn)是含有較重?zé)N類，結(jié)構(gòu)上部靠近氣體，下部靠近于油，但油氣無明顯分界面，比重0.7-0.8。亦稱揮發(fā)性油藏。 （4）

3、油藏：分為帶氣頂和無氣頂油藏，油藏中以液相烴為主，比重0.8-.94,0.94為最高原油比重。第6頁第6頁7 （5）重油油藏：比重在0.94以上者，又稱稠油油藏。 （6）天然瀝青砂，其0不小于10000mPas，不能流動。 二、體系、相、組分、構(gòu)成及相圖 體系：指由一定種類和質(zhì)量物質(zhì)所構(gòu)成整體。 組分：指混合物體系中各個成份。 相：指體系或系統(tǒng)中含有相同成份、相同物理、 化學(xué)性質(zhì)均勻物質(zhì)部分。 構(gòu)成：指混合物體系中各個成份或組分及其相對含量。第7頁第7頁8相圖： 某一個體系相態(tài)是壓力(p)、溫度(T)和比容(v)函數(shù)：相態(tài)方程用來表示相態(tài)方程圖形。油田開發(fā)中最慣用是：pT相圖。第8頁第8頁9三

4、、單、雙、多組分相態(tài)特性1.單組分體系相態(tài)特性 1）液體與其蒸氣呈平衡狀態(tài) 在一個密閉容器內(nèi)，液體蒸發(fā)與蒸氣凝結(jié)，若同一時期內(nèi)，離開液體分子數(shù)和回到液體分子數(shù)相等，則液體與其蒸氣處于平衡狀態(tài)。 2）飽和蒸氣壓 當(dāng)溫度一定，液體與其液面上蒸氣呈平衡狀態(tài)時，由此蒸氣產(chǎn)生壓力稱為飽和蒸氣壓（又簡稱蒸氣壓）。第9頁第9頁10 3）蒸氣壓曲線（PT曲線） 對某一純液體，其蒸氣壓與溫度關(guān)系稱為該液體蒸氣壓曲線。 特性：一線（AC線） A.曲線上各點(diǎn)表示在相應(yīng)溫度上，液氣兩相共存并處于平衡狀態(tài)。 B.反應(yīng)了單組分相態(tài)改變（T定，P變，構(gòu)成未變）。 C.單相分系統(tǒng)露點(diǎn)和泡點(diǎn)軌跡相同。 露點(diǎn)壓力：T一定，開始從

5、氣相中凝結(jié)出第一批液滴時壓力。 泡點(diǎn)壓力：T一定，開始從液相中分離出第一批氣泡時壓力。第10頁第10頁11 一點(diǎn)（臨界點(diǎn)C）即曲線終點(diǎn)（TC，PC） C點(diǎn)意義：單組分系統(tǒng)處于臨界狀態(tài)時，液氣區(qū)別消失，該點(diǎn)也是兩相共存最高點(diǎn)，高于該點(diǎn)P、T，組分不再處于兩相。 兩區(qū)：氣相區(qū)和液相區(qū)。 2.雙組分烴相圖特性 （1）兩線-泡點(diǎn)線和露點(diǎn)線 地層油飽和壓力：溫度一定,地層油中開始出現(xiàn)第一批氣泡時壓力值稱地層油飽和壓力。第11頁第11頁12 （2）三區(qū) 液相區(qū)：泡點(diǎn)線外側(cè)，P地Pb氣體溶于油中成單液相。 氣相區(qū)：露點(diǎn)線外側(cè),BC線上為氣相，壓力下降仍為氣相。 兩相區(qū)：對AC線，由于 P地Pb ，油中有氣分

6、出，對BC線，由于壓力上升,氣體液化，因而成兩相區(qū)。 闡明： 1)該區(qū)為液氣平衡共存P、T范圍每一點(diǎn)液氣都處于平衡狀態(tài)；第12頁第12頁13 2)虛線是液氣等百分比線； 3)因?yàn)镻、T不同，液氣所占百分比不同； 4)相態(tài)發(fā)生改變后，組分要發(fā)生改變。 (3)三點(diǎn) C點(diǎn)（TC，PC）：即二線碰點(diǎn)，在該點(diǎn)液相和氣相內(nèi)涵性質(zhì)，如P、 0 、等與數(shù)量無關(guān)性質(zhì)相同。 T1（CT）：兩相區(qū)最高溫度（臨界凝析溫度），高于此溫度，不論怎樣加壓，也不能使氣體液化。 第13頁第13頁14 P 1（CP）：兩相區(qū)最高壓力（臨界凝析壓力),在T1 內(nèi)，壓力高于P1 ，無論什么下T，液體也不能氣化。 （4）反常凝析區(qū) 正

7、：TC，p下降液體分離出氣體,P上升氣體凝析出液體； 反：TC，p下降氣體凝結(jié)出液體,P上升液體氣化；第14頁第14頁15 反：TC，p下降氣體凝結(jié)出液體,P上升液體氣化； A.等溫反常蒸發(fā) 在TCTT 1（CT），壓力升高，液體反而氣化這種反常相變現(xiàn)象稱為等溫反常蒸發(fā)。 B.等溫反常凝析 在TCTT 1下，壓力下降，已蒸發(fā)氣體又凝析出液體這種反常相變現(xiàn)象稱為等溫反常凝析。第15頁第15頁16 如圖所表示，在TCTT 1 下，由 E3 E2 ：P上升,液體氣化，E2 E3：P下降氣體凝結(jié)，即分別為等溫反常蒸發(fā)和等溫反常凝析。 注：反常區(qū)只是在C點(diǎn)附近較小區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)。 E2點(diǎn)：上露點(diǎn)； E4點(diǎn)：

8、下露點(diǎn)。第16頁第16頁173.多組分烴相圖特性 （1）兩線三區(qū)三點(diǎn)和反常凝析區(qū) （2）圖中各點(diǎn)所代表相態(tài) 在C點(diǎn)左側(cè)一定范圍內(nèi),(等溫下）各點(diǎn)： D1點(diǎn)(J)一單相液（未飽和油藏，無氣頂）PPb D 2 點(diǎn)(I)一飽和（100）單相（飽和油藏，臨界油氣藏）PPb D 3點(diǎn)(L)一液氣相兩（帶氣頂油氣藏）PPb第17頁第17頁18 在TCTT1 下，且同一溫度下： E1（反）凝析單氣相(凝析氣藏) E2一飽和凝析單氣相（100） E3一凝析油氣相 TT 1 F點(diǎn)一單氣相（純氣藏）無論什么情況下都為單氣相。第18頁第18頁19 1-1 作業(yè)：分析多組分PT圖在溫度一定各點(diǎn)相態(tài)隨壓力改變規(guī)律（從低

9、壓到高壓再從高壓到壓低）。 復(fù)習(xí)與思考題： 1.什么是泡點(diǎn)壓力、露點(diǎn)壓力和地層油飽和壓力？ 2.何謂等溫反常蒸發(fā)？何謂等溫反常凝析？ 3.分析多組分PT圖在溫度一定各點(diǎn)相態(tài)隨壓力改變規(guī)律。 4.多組分PT圖油氣相態(tài)改變規(guī)律對于凝析氣藏開發(fā)有何主要啟示作用？為何？ 第19頁第19頁20思考與討論： 1.多組分PT圖油氣相態(tài)改變規(guī)律對于凝析氣藏開發(fā)有何主要啟示作用？為何？ 2.依據(jù)圖2-6試分析為何在混相驅(qū)提升采收率時，要選取作混相劑？第20頁第20頁21第二節(jié) 氣體在石油中 溶解與分離 一、 天然氣在石油中溶解 .天然氣在原油中溶解度（g） 在一定壓力溫度下，單位體積原油中溶解 天然氣量。（sm

10、/m） 第21頁第21頁22如p=9.0MPa,t=800C 條件下，1m3原油能溶 解200sm3天然氣，則Rg=200/1=200s m/m. 2.影響Rg原因1）壓力對Rg 影響 引入亨利定律：溫度一定，單組分氣體在液體中溶解度和壓力普通成正比.即 = 式中:-溶解度， sm/m p-溶解時氣體壓力MPa -溶解系數(shù)， sm/mMPa. 第22頁第22頁23 表示在一定溫度下，每增長一個壓力時，單位體積液體中溶解氣量。 定律對一些單質(zhì)烴氣體在原油中溶解是適當(dāng)，如：甲烷，丙烷，而乙烷為折線。 圖1 圖1曲線成因： 初始曲線段：各組分不同；直線段：只剩甲烷，滿足亨利定律。第23頁第23頁24

11、圖2RgP0400C600C2）溫度對Rg影響 曲線特點(diǎn)，p、構(gòu)成一定,T上升,Rg下降。 原因：溫度上升，液體而易揮發(fā)，則溶于液中氣體下降。第24頁第24頁253)構(gòu)成對Rg影響圖3 RgT0丙烷乙烷甲烷 圖3曲線特點(diǎn)：同一原油，P、T一定，R重?zé)N輕烴。 試分析曲線原因：在相同條件下，甲烷與乙烷比較，乙烷分子量大，較難揮發(fā)，易于溶解在油中，故乙烷g 大。 結(jié)論：液氣成份愈靠近，愈大。第25頁第25頁26 4）原油相對密度對Rg影響圖 圖4曲線特點(diǎn):在同一P、下，同一天然氣下，輕質(zhì)油中g(shù)不小于重質(zhì)油中g(shù),R輕油重油。分析：圖4闡明，油氣成份愈靠近，烴類氣體在原油中溶解度就愈大。第26頁第26頁

12、27 二、天然氣在石油中分離 油氣分離，即伴伴隨壓力減少而出現(xiàn)原油脫氣是生產(chǎn)中最常見現(xiàn)象。 1.一次脫氣：壓力在地層壓力瞬間降至大氣壓,再分別測出油氣量，這種脫氣方式叫一次脫氣。(亦稱接觸分離或閃蒸分離)。 1）特點(diǎn)：脫氣過程中系統(tǒng)構(gòu)成不變。 由圖闡明。第27頁第27頁28一次脫氣示意圖第28頁第28頁29闡明兩點(diǎn)：.該圖由上圖得來。.拐點(diǎn)以上之 為油氣體積之和。VPPb2）脫氣過程p-v圖第29頁第29頁30 2.多級脫氣 每一級脫氣待排走之后，液相再繼續(xù)進(jìn)行下一級脫氣，這種脫氣方式稱為多級脫氣。 特點(diǎn):脫氣是在系統(tǒng)構(gòu)成逐層改變條件下進(jìn)行脫氣。由圖闡明。第30頁第30頁31多 級 脫 氣第31頁第31頁32 3.微分脫氣： 在脫氣過程中，伴隨氣體分出，不停地將氣體放掉而進(jìn)行脫氣稱為微分