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1、油层物理第二章油层物理第二章第1页，共110页，编辑于2022年，星期一第三节第三节 天然气的高压物性天然气的高压物性 本节目的：本节目的：u了解天然气的化学组成描述方法；了解天然气的化学组成描述方法；u明确天然气分子量、密度和相对密度的定义；明确天然气分子量、密度和相对密度的定义；u掌握天然气的状态方程和掌握天然气的状态方程和对应状态原理对应状态原理；u掌掌握握天天然然气气的的偏偏差差系系数数、体体积积系系数数、压压缩缩系系数数、粘度的定义、影响因素及确定方法；粘度的定义、影响因素及确定方法；deviation factorcorresponding state law第2页，共110页，编
2、辑于2022年，星期一本节重点：本节重点：u天然气的状态方程和对应状态原理；天然气的状态方程和对应状态原理；u天天然然气气各各高高压压物物性性参参数数的的定定义义、影影响响因因素素及及确确定方法。定方法。本节难点：本节难点：u偏偏差差系系数数的的定定义义、物物理理含含义义和和确确定定方方法法；天天然然气粘度的影响因素分析。气粘度的影响因素分析。第三节第三节 天然气的高压物性天然气的高压物性 第3页，共110页，编辑于2022年，星期一1 1、天然气的组成、天然气的组成：（烃类、非烃类）：（烃类、非烃类）实验室用气相色谱仪分析实验室用气相色谱仪分析u天天然然气气：指指从从地地下下采采出出的的，常
3、常温温常常压压下下相相态态为为气气态的烃类和少量非烃类气体组成的混合物。态的烃类和少量非烃类气体组成的混合物。l烃类烃类：C C1 1(70(7098%)98%)、C C2 2(10%(5%）时，时，应对应对Tpc和和ppc校正。校正。l修正曲线图版修正（图修正曲线图版修正（图2-242-24）l经验公式经验公式6 6、对应状态原理求天然气、对应状态原理求天然气Z第23页，共110页，编辑于2022年，星期一l经验公式经验公式 校正后的拟临界温度和压力：校正后的拟临界温度和压力：A-天然气中天然气中H2S和和CO2摩尔分数之和。摩尔分数之和。B-天然气中天然气中H2S摩尔分数。摩尔分数。6 6
4、、对应状态原理求天然气、对应状态原理求天然气Z第24页，共110页，编辑于2022年，星期一查图版确定偏差系数的步骤查图版确定偏差系数的步骤 u根根据据已已知知天天然然气气的的组组成成或或相相对对密密度度求求拟拟临临界界温温度、拟临界压力；度、拟临界压力；u如如含含有有非非烃烃H2S、CO2，对对拟拟临临界界温温度度和和拟拟临临界界压力进行校正；压力进行校正；u根根据据给给定定的的温温度度、压压力力，计计算算拟拟对对比比温温度度和和拟拟对比压力；对比压力；u查图版（图查图版（图2-402-40），求得偏差系数。），求得偏差系数。例：例：书上书上P127-131,P127-131,例例2-12-
5、1、2-22-2、2-32-3。6 6、对应状态原理求天然气、对应状态原理求天然气Z第25页，共110页，编辑于2022年，星期一三、天然气的体积系数三、天然气的体积系数Bg 1、定义、定义（formation volume factor)油藏条件下（油藏条件下（p地地、T地地）天然气的体积与其在地）天然气的体积与其在地面标准状态下（面标准状态下（20、0.1MPa）的体积之比。）的体积之比。标准状态：（美）标准状态：（美）t t=15.6=15.6，p p=0.1MPa =0.1MPa （中、苏）中、苏）t t=20=20，p p=0.1MPa=0.1MPa （实验室）实验室）t t=0=0
6、，p p=0.1MPa=0.1MPa在p地、T地下的体积标态下的体积B Bg g描述了一定量天然气从描述了一定量天然气从地下地下地面地面，由于，由于T T、p p改变引改变引起的体积膨胀的大小。天然气起的体积膨胀的大小。天然气Bg1第26页，共110页，编辑于2022年，星期一2 2、Bg的的确定确定 三、天然气的体积系数三、天然气的体积系数Bg 在地层条件下，在地层条件下，地面标准状况下，地面标准状况下，Z=1 1天然气体积系数天然气体积系数Bg的计算公式的计算公式 第27页，共110页，编辑于2022年，星期一组成一定的天然气：组成一定的天然气：三、天然气的体积系数三、天然气的体积系数Bg
7、 掌握地层天然气掌握地层天然气Bgp 和和BgT 关系图。关系图。l当当T 恒定时，恒定时，Zf（p），），Bg=CZ/p（油藏条件油藏条件）l当当p 恒定时，恒定时，Zf（T），），Bg=CZ(273+t)第28页，共110页，编辑于2022年，星期一四、天然气的等温压缩四、天然气的等温压缩系数系数Cg 1 1、定义、定义(isothermal compressibility)Cg：在等温条件下，天然气随压力变化的体积变在等温条件下，天然气随压力变化的体积变化率。化率。物理意义物理意义：在温度一定时，当体系压力改变单位压力时，单位体在温度一定时，当体系压力改变单位压力时，单位体积的天然气其体
8、积改变量。积的天然气其体积改变量。单位：单位：MPa-1第29页，共110页，编辑于2022年，星期一 2、Cg的求取的求取四、天然气的等温压缩系数四、天然气的等温压缩系数Cg 由气体偏差系数状态方程由气体偏差系数状态方程又因又因将将、式带入等温压缩系数定义式：式带入等温压缩系数定义式：第30页，共110页，编辑于2022年，星期一u对理想气体对理想气体 lZ=1，四、天然气的等温压缩系数四、天然气的等温压缩系数Cg，u单组分气体单组分气体 l根据（根据（p、T）查相应温度下查相应温度下Zp 图图Z；l用用Zp 图求取图求取Z 点的斜率，即点的斜率，即 l将将Z 和和带入带入Cg。第31页，共
9、110页，编辑于2022年，星期一u天然气（天然气（多组分气体）多组分气体）l计算公式计算公式四、天然气的等温压缩系数四、天然气的等温压缩系数Cg 由由 则则天然气等温压缩系数天然气等温压缩系数Cg的计算公式的计算公式 将上两式带入将上两式带入式：式：第32页，共110页，编辑于2022年，星期一l计算步骤计算步骤 -根据根据yi或相对密度计算或相对密度计算ppc和和Tpc；-计算拟对比参数计算拟对比参数ppr和和Tpr；-查查Z(ppr,Tpr)图版图版（图（图2-2-2323）Z；-用用Z(ppr,Tpr)图版求取图版求取Z点的斜率点的斜率-将将Z 和和四、天然气的等温压缩系数四、天然气的
10、等温压缩系数Cg 带入带入Cg。第33页，共110页，编辑于2022年，星期一l天然气的天然气的视对比压缩系数视对比压缩系数Cpr 四、天然气的等温压缩系数四、天然气的等温压缩系数Cg-Cpr是无因次参数；是无因次参数；-Cpr可根据拟对比参数可根据拟对比参数ppr和和Tpr由图版由图版(图图2-2-26)26)查得；查得；-由查得的由查得的Cpr计算天然气计算天然气Cg，免去求取免去求取Z的麻烦的麻烦l例例：书上：书上P136-137P136-137例例2-2-4 4、2-2-5 5、2-2-6 6。pseudo reduced compressibility第34页，共110页，编辑于20
11、22年，星期一注意：注意：l天然气等温压缩系数天然气等温压缩系数Cg与偏差系数与偏差系数(压缩因子）压缩因子）Z 的区别；的区别；l理想气体：理想气体：Cg1/p；天然气：；天然气：Cgf（1/p）。）。四、天然气的等温压缩系数四、天然气的等温压缩系数Cg 第35页，共110页，编辑于2022年，星期一五、天然气的粘度五、天然气的粘度g 1 1、定义、定义（viscosity)g：当天然气分子层间相对运动时，相邻分子层间：当天然气分子层间相对运动时，相邻分子层间单位接触面积上的剪切力单位接触面积上的剪切力shearing forceshearing force（内摩擦力（内摩擦力interna
12、l friction resistance）与其）与其速度梯度的比值，即：速度梯度的比值，即：常用单位：常用单位：mPa.smPa.s（国际），国际），cPcP（工程）工程）第36页，共110页，编辑于2022年，星期一2、影响天然气粘度的因素影响天然气粘度的因素 天然气天然气gf（T，p，组成），组成）l天然气压缩性大天然气压缩性大低压和高低压和高压下，压下，g 的变化规律不同的变化规律不同 l高、低压影响判定：高、低压影响判定：根据（根据（Tpr、ppr）五、天然气的粘度五、天然气的粘度g 稀气体区稀气体区低压；低压；稠气体区稠气体区高压。高压。第37页，共110页，编辑于2022年，星期
13、一l天然气天然气g变化规律：变化规律：2、影响天然气粘度的因素影响天然气粘度的因素第38页，共110页，编辑于2022年，星期一3、天然气天然气g的求取的求取 u低压下粘度计算低压下粘度计算 l图版法图版法 l经验公式经验公式 u高压下粘度计算高压下粘度计算 l图版法图版法 l经验公式经验公式五、天然气的粘度五、天然气的粘度g 第39页，共110页，编辑于2022年，星期一(1)低压（低压（1atm）下气体粘度的求取下气体粘度的求取 u单组分气体单组分气体(single-component)l查单组分气体查单组分气体T 图图(2-(2-29)29)l经验公式（经验公式（Golubev公式）公式
14、）：3、天然气天然气g的求取的求取（0.10.1MPaMPa下，临界温度时的粘度）下，临界温度时的粘度）第40页，共110页，编辑于2022年，星期一u天然气天然气（natural gas)：l由由天然气天然气平均平均M或或及温度及温度查查(M,T)粘度图版粘度图版(图图2-2-48)48)；l若天然气含有非烃气体若天然气含有非烃气体H2S、CO2、N2时，应进行非烃时，应进行非烃校正：校正：3、天然气天然气g的求取的求取-根据天然气中非烃的含量，查粘度图版得粘度修根据天然气中非烃的含量，查粘度图版得粘度修正值，附加到根据粘度图版查得的粘度值，得到正值，附加到根据粘度图版查得的粘度值，得到天然
15、气的粘度。天然气的粘度。第41页，共110页，编辑于2022年，星期一u天然气天然气（natural gas)：l经验公式：经验公式：3、天然气天然气g的求取的求取-对比态关联法对比态关联法-根据天然气组成根据天然气组成 第42页，共110页，编辑于2022年，星期一(2)高压下气体粘度的求取高压下气体粘度的求取 先求得低压（先求得低压（1atm）下气体粘度）下气体粘度g1；高压校正：高压校正：l计算对比参数：单组分气体：计算对比参数：单组分气体：pr、Tr 天然气：天然气：ppr、Tpr l查查g/g1(pr,Tr)图图(2-31)(2-31)：求得：求得g/g1 l高压下气体的高压下气体的
16、g：3、天然气天然气g的求取的求取第43页，共110页，编辑于2022年，星期一3、天然气天然气g的求取的求取l例例：书上：书上P140P140，例，例2-2-7 7、2-2-8 8。第44页，共110页，编辑于2022年，星期一1、溶解度溶解度(solubility)和溶解系数和溶解系数(solubility coefficient)(1)(1)溶解度溶解度Rs Solubility：一定一定p、T下，单位地面体积的某种原下，单位地面体积的某种原油油能够能够溶解的气量在标态下的体积。溶解的气量在标态下的体积。六、六、天然气在原油中的溶解度天然气在原油中的溶解度溶解度反映了某种液体溶解某种气体
17、的溶解度反映了某种液体溶解某种气体的能力能力。第45页，共110页，编辑于2022年，星期一(2)(2)溶解系数溶解系数（solubility coefficient）：温度一定时，每增加单位压力时，单位体积温度一定时，每增加单位压力时，单位体积液体中溶解气量的增加值。液体中溶解气量的增加值。m m3 3/(m/(m3 3.Mpa).Mpa)1、溶解度和溶解系数溶解度和溶解系数l与单组分气体性质有关；与单组分气体性质有关；molecular weight反映了某种油溶解某种气反映了某种油溶解某种气的的难易程度难易程度。l气体气体分子量分子量Rs第46页，共110页，编辑于2022年，星期一2、
18、影响、影响Rs大小的因素：大小的因素：（p、T、组成）、组成）(1)(1)p的影响的影响Henrys law：在温度一定时，某一单组分气体在：在温度一定时，某一单组分气体在液体中的溶解度与压力成正比。液体中的溶解度与压力成正比。Henrys law的的适用条件（稀溶液）适用条件（稀溶液）a.T=const；b.气液不易互溶；气液不易互溶；c.气体为单组分。气体为单组分。六、六、天然气在原油中的溶解度天然气在原油中的溶解度第47页，共110页，编辑于2022年，星期一 天然气的天然气的R Rs s与与p p的关系的关系：不满足不满足Henrys law 2、影响、影响Rs大小的因素大小的因素u天
19、然气溶解曲线的特点天然气溶解曲线的特点 lOA 段：段：p；随随p而变而变l 平均溶解度系数平均溶解度系数lAB 段：段：常数；常数；lAB 段的段的OA 段的段的溶解曲线溶解曲线OA 曲线曲线段段AB 直线直线段段第48页，共110页，编辑于2022年，星期一2、影响、影响Rs大小的因素大小的因素 l压力、体系组成一定时，随温度的增加，天然气溶解度压力、体系组成一定时，随温度的增加，天然气溶解度随着降低，随着降低，l温度变化一定时，高压时温度变化一定时，高压时溶解度的降低更大溶解度的降低更大 (2)(2)温度温度T T的影响的影响第49页，共110页，编辑于2022年，星期一l天然气密度天然
20、气密度溶解度溶解度 -干气干气Rs湿气湿气Rs -单组分气体溶解度大小为：单组分气体溶解度大小为：C C3 3CC2 2COCO2 2CC1 1NN2 22、影响、影响Rs大小的因素大小的因素(3)(3)体系组成体系组成(composition)的影响的影响 气组成气组成的影响的影响原油组成原油组成的影响的影响l原油密度越大，天然气溶解度越小，原油密度越大，天然气溶解度越小，-重油重油中的中的Rs轻油轻油中的中的Rs第50页，共110页，编辑于2022年，星期一2、影响、影响Rs大小的因素大小的因素u天然气在原油中的溶解规律：天然气在原油中的溶解规律：l油越轻，气越重，天然气的油越轻，气越重，
21、天然气的Rs 越大；越大；l体系温度越低，天然气的体系温度越低，天然气的Rs 越大；越大；l体系压力越高，天然气的体系压力越高，天然气的Rs 越大。越大。第51页，共110页，编辑于2022年，星期一地层原油的特点地层原油的特点：处于地层的高温高压下，且溶：处于地层的高温高压下，且溶解有大量的天然气。解有大量的天然气。本本节内容节内容原油的常规物性原油的常规物性地层原油的溶解气油比地层原油的溶解气油比(solution gas-oil ratio)地层原油的体积系数地层原油的体积系数(formation volume factor)地层原油的压缩系数地层原油的压缩系数(compressibil
22、ity)地层原油的粘度地层原油的粘度(viscosity)第三节第三节 地层原油的高压物性地层原油的高压物性第52页，共110页，编辑于2022年，星期一 本节目的：本节目的：u了解原油的化学组成和分类；了解原油的化学组成和分类；u掌掌握握地地层层油油的的单单相相体体积积系系数数、两两相相体体积积系系数数、压压缩系数、粘度的定义、影响因素及确定方法。缩系数、粘度的定义、影响因素及确定方法。第三节第三节 地层原油的高压物性地层原油的高压物性 本节重点：本节重点：u地层油高压物性参数定义、影响因素及确定方法。地层油高压物性参数定义、影响因素及确定方法。本节难点：本节难点：u两相体积系数的定义及计算
23、公式推导；两相体积系数的定义及计算公式推导；u各高压物性参数的影响因素分析。各高压物性参数的影响因素分析。total volume factor第53页，共110页，编辑于2022年，星期一1、原油的组成原油的组成：C5+烃烃非烃非烃2 2、原油的分类、原油的分类 u按按胶质胶质-沥青质沥青质含量含量 一、原油的常规物性一、原油的常规物性8%25%25%，多胶原油多胶原油u按按含蜡含蜡量量1%2%2%，高含蜡原油高含蜡原油u按按含硫含硫量量0.5%0.5%0.5%，含硫原油，含硫原油第54页，共110页，编辑于2022年，星期一3、原油的密度和相对密度原油的密度和相对密度 l密度密度(dens
24、ity)一定温度、压力下单位体积原油的质量一定温度、压力下单位体积原油的质量一、原油的常规物性一、原油的常规物性 l相对密度相对密度(specific gravity or relative density)标态（标态（20，1atm）下，原油密度与下，原油密度与4的水的水 的密的密度之比。度之比。一般一般o o：0.80.94。，gcm3第55页，共110页，编辑于2022年，星期一二、天然气从原油中的分离二、天然气从原油中的分离通常有通常有两种基本类型两种基本类型：l闪蒸分离（一次脱气）闪蒸分离（一次脱气）l微分分离（多次脱气）微分分离（多次脱气）在等温条件下，将体系压力逐渐降低到指在等温
25、条件下，将体系压力逐渐降低到指定分离压力，待体系达相平衡状态后，定分离压力，待体系达相平衡状态后，一次性一次性排排出从油中脱出的天然气的分离方式；又称接触分离、出从油中脱出的天然气的分离方式；又称接触分离、一次脱气。一次脱气。1、闪蒸分离闪蒸分离第56页，共110页，编辑于2022年，星期一特点：特点：l一次性连续降压，一次性脱气；一次性连续降压，一次性脱气；l体系体系总组成不变总组成不变，油气两相始终保持接触。，油气两相始终保持接触。1、闪蒸分离闪蒸分离第57页，共110页，编辑于2022年，星期一结果：结果：l脱出气量多，油量少，测出的气油比脱出气量多，油量少，测出的气油比(GORVgVo
26、)高高，气体比重大（含，气体比重大（含C2-C5多）多）1、闪蒸分离闪蒸分离l脱气的脱气的p-V 关系为两相交的关系为两相交的直线段，交点为气液开始直线段，交点为气液开始分离的初始点，即体系的分离的初始点，即体系的泡点泡点(p 泡泡)体系饱和压力体系饱和压力pbp 泡泡 (实实验测体系验测体系pb 的依据的依据)第58页，共110页，编辑于2022年，星期一2、微分分离微分分离/脱气脱气微分分离微分分离：等温降压过程中，不断使分出的天然气：等温降压过程中，不断使分出的天然气从体系中排出，保持从体系中排出，保持体系始终处于泡点体系始终处于泡点状态状态的分离方式。的分离方式。二、天然气从原油中的分
27、离二、天然气从原油中的分离特点特点：l气油分离在瞬间完成，气气油分离在瞬间完成，气油两相接触极短；油两相接触极短；l组成不断变化。组成不断变化。第59页，共110页，编辑于2022年，星期一3、级次级次/多级脱气多级脱气级次脱气级次脱气：在脱气过程中，分几次降低压力，直在脱气过程中，分几次降低压力，直至降到最后的指定压力为止。而每次降低压力时至降到最后的指定压力为止。而每次降低压力时分离出来的气体都及时地从油气体系中放出。分离出来的气体都及时地从油气体系中放出。二、天然气从原油中的分离二、天然气从原油中的分离特点特点：l分次降压，分次脱气；分次降压，分次脱气；l每次脱气类似于一次独立的每次脱气
28、类似于一次独立的闪蒸分离；闪蒸分离；l脱气过程中体系组成要发生脱气过程中体系组成要发生变化。变化。第60页，共110页，编辑于2022年，星期一结果：结果：l脱脱出出气气量量比比一一次次脱脱气气少少，油油量量比比一一次次脱脱气气多多，测出的气油比小，气体比重小。测出的气油比小，气体比重小。l气油比气油比GOGORVgVo 式中：式中：V Vo o最后一次脱气后的油体积（标）最后一次脱气后的油体积（标）V Vg g=V Vgigi（标）（标）3、级次级次/多级脱气多级脱气第61页，共110页，编辑于2022年，星期一二、天然气从原油中的分离二、天然气从原油中的分离结论结论：l级次脱气比闪蒸分离得
29、到的气更干，气量更少；级次脱气比闪蒸分离得到的气更干，气量更少；l级次脱气比闪蒸分离得到的油更轻，油量更多。级次脱气比闪蒸分离得到的油更轻，油量更多。4、闪蒸分离和级次脱气对比闪蒸分离和级次脱气对比第62页，共110页，编辑于2022年，星期一1 1、定义、定义(solution gas-oil ratio)Rs：某某T、p 下的地层原油在地面脱气后，得到下的地层原油在地面脱气后，得到1m3 脱气原油时所分离出的气量，即：脱气原油时所分离出的气量，即：三、地层原油的溶解气油比三、地层原油的溶解气油比RS式中：式中：Rs溶解气油比，（标）溶解气油比，（标）m m3 3m m3 3；Vg原油在地面
30、脱出气量，（标）原油在地面脱出气量，（标）m m3 3 ；Vs地面脱气原油的体积；地面脱气原油的体积；m m3 3 。R Rs s表示单位体积地面原油在地层条件下所溶解表示单位体积地面原油在地层条件下所溶解 的天然气量；度量了地层原油中溶解气量的多少。的天然气量；度量了地层原油中溶解气量的多少。第63页，共110页，编辑于2022年，星期一l油藏原始条件下的油藏原始条件下的Rs称原始溶称原始溶解气油比解气油比Rsi。lppb：RsRsi；lppb：pRs三、地层原油的溶解气油比三、地层原油的溶解气油比RS地层油溶解气油比地层油溶解气油比Rsp 曲线特点曲线特点第64页，共110页，编辑于202
31、2年，星期一2 2、原油的溶解气油比、原油的溶解气油比Rs 与天然气的溶解度与天然气的溶解度Rs 的区别的区别气油比气油比Rs=脱出气脱出气V(标标)脱气油脱气油V(标标)溶解度溶解度Rs=能溶解的气能溶解的气V(标标)油油V(标标)l参数的物理意义不同：参数的物理意义不同：气油比气油比反映地层油中溶解气的多少反映地层油中溶解气的多少 溶解度溶解度反映某种油溶解某种气的能力大小反映某种油溶解某种气的能力大小三、地层原油的溶解气油比三、地层原油的溶解气油比RS第65页，共110页，编辑于2022年，星期一l曲线的形态不同：曲线的形态不同：-气油比曲线有最大值平缓段气油比曲线有最大值平缓段 -溶解
32、度曲线无最大值溶解度曲线无最大值lppb时，两者数值上相等：时，两者数值上相等：气油比气油比Rs溶解度溶解度Rsl油层油层p pb时，数值上时，数值上气油比气油比Rs Rs（多级脱气）多级脱气）采用一次脱气测定的溶解气油比采用一次脱气测定的溶解气油比Rs为基准！为基准！第67页，共110页，编辑于2022年，星期一四、地层原油的体积系数四、地层原油的体积系数Bo 1 1、定义、定义Bo：原油在地下的体积与其在地面标况下脱气后体积原油在地下的体积与其在地面标况下脱气后体积之比。之比。B Bo o反映了地层油反映了地层油地面后的体积变化幅度地面后的体积变化幅度V Vf f地层油体积，地层油体积，m
33、 m3 3V Vs s地面脱气油体积，地面脱气油体积，(标标)m m3 3B Bo o地层油体积系数，地层油体积系数，(标标)m m3 3m m3 3在高压下，原油会受到压缩，但在高压下，原油会受到压缩，但（溶解气（溶解气 热膨胀热膨胀 弹性压缩的影响）弹性压缩的影响）地层原油地层原油Bo1第68页，共110页，编辑于2022年，星期一2、影响原油体积系数的因素影响原油体积系数的因素l溶解气量：气油比溶解气量：气油比RsBo；（；（溶解气溶解气）l地层温度：地层温度：TBo；（；（热膨胀热膨胀）l地层压力：地层压力：四、地层原油的体积系数四、地层原油的体积系数Bo 掌握掌握B Bo op p
34、曲线的特点曲线的特点。wppb：pBo（Rs）wppb：Bo=Bomax最大；最大；wppb：pBo （Rs=Rsi，p油受到压缩油受到压缩）第69页，共110页，编辑于2022年，星期一四、地层原油的体积系数四、地层原油的体积系数Bo 3 3、原油收缩系数、原油收缩系数反映地层原油由地下至地面脱气后，其体积收缩的反映地层原油由地下至地面脱气后，其体积收缩的大小，有两种定义大小，有两种定义l原油体积系数的倒数，即原油体积系数的倒数，即1/1/Bo；l（Bo-1 1）/Bo，即（即（Vf-Vs)/Vf。第70页，共110页，编辑于2022年，星期一4 4、地层油气两相体积系数、地层油气两相体积系
35、数Bt(total volume factor)(1)(1)定义：定义：Bt：当当ppb时，在给定的压力条件下地层原油体时，在给定的压力条件下地层原油体积和分离出的天然气体积之和（两相体积）积和分离出的天然气体积之和（两相体积）与在地面脱气后的原油体积之比。与在地面脱气后的原油体积之比。四、地层原油的体积系数四、地层原油的体积系数Bo B Bt t-地层油气两相体积系数，地层油气两相体积系数，m m3 3m m3 3；V Vofof、V Vgfgf-地层中油、气体积，地层中油、气体积，m m3 3；V Vs s-地面脱气原油的体积，（标）地面脱气原油的体积，（标）m m3 3。Bt描述了地层油
36、气的总体积与地面油体积间的关系。描述了地层油气的总体积与地面油体积间的关系。第71页，共110页，编辑于2022年，星期一4 4、地层油气两相体积系数、地层油气两相体积系数Bt(2)两相体积系数两相体积系数Bt 的计算的计算 l据定义：据定义：lVgf ppb时，时，地层地层油中分离出的油中分离出的气体积气体积第72页，共110页，编辑于2022年，星期一4 4、地层油气两相体积系数、地层油气两相体积系数BtlVgf ppb时，时，地层地层油中分离出的油中分离出的气体积气体积（地层油在原始地层油在原始p 下溶解的气量下溶解的气量 目前目前p 下溶解的气量下溶解的气量)折算到目前地层折算到目前地
37、层pRs地面Vg地面VsBg=地层Vg地面VgRsiVsRsVs（RsiRs）VsBg第73页，共110页，编辑于2022年，星期一4 4、地层油气两相体积系数、地层油气两相体积系数Btl将将Vgf 带入带入Bt 式中有：式中有：l地层油气两相体积系数地层油气两相体积系数第74页，共110页，编辑于2022年，星期一 lBt 在在ppb时才存在时才存在 lpBt 快速快速 lppb时，时，Rs=Rsi Bt 最小：最小：BtminBob4 4、地层油气两相体积系数、地层油气两相体积系数Bt两相体积系数最小值等于单相体积系数最大值两相体积系数最小值等于单相体积系数最大值lp=1atm，Rs=0，
38、Bg=1，Bo=1(3)Btp 曲线特点：曲线特点：Bt=Bo+Rsi=1+Rsi（最大）最大）第75页，共110页，编辑于2022年，星期一五、地层原油的压缩系数五、地层原油的压缩系数Co 1 1、定义、定义 Co：T=constT=const时，当压力改变单位压力时，地层原时，当压力改变单位压力时，地层原油的体积变化率。油的体积变化率。C Co o压缩系数，压缩系数，1 1MPaMPaV Vf f地层原油体积。地层原油体积。C Co o表示每降低单位压力表示每降低单位压力，单位体积原油膨胀具有的单位体积原油膨胀具有的驱油能力；定量描述了地层油的弹性能大小。驱油能力；定量描述了地层油的弹性能
39、大小。在地层在地层ppb时，时，C Co o才有意义。才有意义。第76页，共110页，编辑于2022年，星期一五、地层原油的压缩系数五、地层原油的压缩系数Co 2、压缩系数压缩系数Co 的求取的求取据据Co 定义：定义：l据据BoVfVs 得：得：lppb 时，时，VfVb 为最大：为最大：实验测定实验测定Co公式公式用用Bo计算计算Co公式公式第77页，共110页，编辑于2022年，星期一3、影响影响Co 的因素的因素l溶解气量：气油比溶解气量：气油比RsCo l地层温度：地层温度：T Co l地层压力：地层压力：五、地层原油的压缩系数五、地层原油的压缩系数Co wppb时，时，Cop曲线才
40、存在；曲线才存在；wpCo ppb，Co最大；最大；掌握掌握Cop 曲线特点。曲线特点。Co(脱气原油脱气原油)=4)=4710710-4-41/1/MPaMPa Co(地层原油地层原油)=70)=701401014010-4-41/1/MPaMPa第78页，共110页，编辑于2022年，星期一1、定义定义o：地层原油流动时，原油分子层间的内摩擦阻力：地层原油流动时，原油分子层间的内摩擦阻力地层油粘度反映原油地层油粘度反映原油流动的难易流动的难易程度。程度。2、影响地层原油粘度的因素影响地层原油粘度的因素 l原油原油组成：组成：重组分重组分o 胶质、沥青胶质、沥青o l溶解气量：溶解气量：六、
41、地层原油粘度六、地层原油粘度 oRso第79页，共110页，编辑于2022年，星期一 ppb：po ppb：o最小最小 ppb：po掌握掌握op 曲线的特点。曲线的特点。2、影响地层原油粘度的因素影响地层原油粘度的因素l地层地层T：l地层地层p：（o对对T特别敏感）特别敏感）To第80页，共110页，编辑于2022年，星期一地层水的特点地层水的特点：处于地层的高温、高压下，溶解有：处于地层的高温、高压下，溶解有大量的大量的无机盐无机盐及少量及少量烃类烃类。本本节内容节内容地层水的矿化度地层水的矿化度(salinity)和硬度和硬度(hardness、solidness)地层水的分类和水型判断地
42、层水的分类和水型判断地层水的高压物性地层水的高压物性第五节第五节 地层水的高压物性地层水的高压物性inorganic salt第81页，共110页，编辑于2022年，星期一本节目的：本节目的：u了解地层水的化学组成及显著特征；了解地层水的化学组成及显著特征；u明确地层水组成的描述方法；明确地层水组成的描述方法；u掌握水型分类方法；掌握水型分类方法；u掌掌握握地地层层水水的的体体积积系系数数、压压缩缩系系数数、粘粘度度、天天然然气气在在地地层层水水中中的的溶溶解解度度的的定定义义、影影响响因因素素及及确定方法。确定方法。第五节第五节 地层水的高压物性地层水的高压物性第82页，共110页，编辑于2
43、022年，星期一本节重点：本节重点：u水型分类方法及判断；水型分类方法及判断；u地地层层水水各各高高压压物物性性参参数数的的定定义义、影影响响因因素素及及确确定定方方法。法。本节难点：本节难点：u水型的判断水型的判断第五节第五节 地层水的高压物性地层水的高压物性第83页，共110页，编辑于2022年，星期一一、地层水的矿化度和硬度一、地层水的矿化度和硬度1、地层水中常见离子地层水中常见离子 Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HCO3-、SO42-等等2、地层水的矿化度和硬度地层水的矿化度和硬度 矿化度矿化度(salinity)：地层水中矿物盐的总含量。：地层水中矿物盐的总含量。(mg/
44、L，ppm)1ppm=1mg/L=10-6Kg/L 硬度硬度：每升水中：每升水中Ca2+、Mg2+等二价阳离子的含量。等二价阳离子的含量。hardness、solidness第84页，共110页，编辑于2022年，星期一1、分类分类 苏林分类法（四种水型）苏林分类法（四种水型）l硫酸钠型（硫酸钠型（Na2SO4）sodium sulfate 大陆冲刷环境下形成，地面水大陆冲刷环境下形成，地面水 l重碳酸钠型（重碳酸钠型（NaHCO3）sodium bicarbonate 大陆环境下形成，大陆环境下形成，含油气良好标志含油气良好标志 l氯化镁型（氯化镁型（MgCl2）magnesium chlo
45、ride 海洋环境下形成，多存在于油、气田内部海洋环境下形成，多存在于油、气田内部 l氯化钙型（氯化钙型（CaCl2）calcium chloride 深层封闭构造下形成，含油气良好标志深层封闭构造下形成，含油气良好标志二、地层水的分类和水型判断二、地层水的分类和水型判断第85页，共110页，编辑于2022年，星期一2、水型判断水型判断 l地层水中主要地层水中主要阴、阳离子阴、阳离子结合顺序结合顺序二、地层水的分类和水型判断二、地层水的分类和水型判断l水型命名：以某种化合物的出现趋势而定。水型命名：以某种化合物的出现趋势而定。l水型判断：水型判断：用离子当量浓度计算的用离子当量浓度计算的成因系
46、数成因系数判断判断 w离子离子当量浓度当量浓度离子矿化度离子当量离子矿化度离子当量 w离子当量原子量离子价数离子当量原子量离子价数equivalent concentrationanion、cation第86页，共110页，编辑于2022年，星期一2、水型判断水型判断苏林水型划分表苏林水型划分表l例：书上例：书上P138-139例例2-13。第87页，共110页，编辑于2022年，星期一三、地层水的高压物性三、地层水的高压物性1、地层水中天然气的溶解度、地层水中天然气的溶解度Rw（solubility)(1)(1)定义定义 Rw：单位地面体积水在地层温度、压力下溶解的：单位地面体积水在地层温度
47、、压力下溶解的气量在标态下的体积。气量在标态下的体积。式中：式中：Rw地层水中天然气地层水中天然气溶解量，（标）溶解量，（标）m m3 3m m3 3；Vg标标地层水中气量，（标）地层水中气量，（标）m m3 3 ；Vws地面水的体积；（标）地面水的体积；（标）m m3 3 。第88页，共110页，编辑于2022年，星期一l压力：压力：pRwl温度：不明显温度：不明显 T50,T Rw l矿化度：矿化度：矿化度矿化度Rw1、地层水中天然气的溶解度、地层水中天然气的溶解度Rw(2)影响影响Rw因素因素总之，天然气在地层水中的溶解度极低。总之，天然气在地层水中的溶解度极低。第89页，共110页，编
48、辑于2022年，星期一 2、地层水的体积系数、地层水的体积系数Bw(1)(1)定义定义(formation volume factor)Bw：单位体积地面水在油层条件下的体积。单位体积地面水在油层条件下的体积。三、地层水的高压物性三、地层水的高压物性一般一般Bw=0.971.06，取取Bw1.0Bw地层水体积系数地层水体积系数,(标标)m m3 3m m3 3；Vw地层水体积地层水体积，m m3 3 ；Vws地面水的体积地面水的体积,(,(标标)m m3 3 。第90页，共110页，编辑于2022年，星期一l压力压力 pBwl温度温度 TBwl天然气溶解度天然气溶解度 RwBwl矿化度：矿化度
49、矿化度：矿化度Bw2、地层水的体积系数、地层水的体积系数Bw(2)影响影响Bw 因素：因素：第91页，共110页，编辑于2022年，星期一3、地层水的压缩系数、地层水的压缩系数Cw(1)(1)定义定义(compressibility)Cw：当当T=const时，单位体积地层水当压力改变单时，单位体积地层水当压力改变单位压力时其体积的变化率位压力时其体积的变化率三、地层水的高压物性三、地层水的高压物性Cw一般为一般为3.73.7510510-4-41/1/MPaMPa第92页，共110页，编辑于2022年，星期一l压力压力 pCwl温度温度 T50,T Cw l天然气溶解度天然气溶解度 RwCw
50、l矿化度：矿化度矿化度：矿化度Cw3、地层水的压缩系数、地层水的压缩系数Cw(2)影响影响Cw因素：因素：第93页，共110页，编辑于2022年，星期一(3)Cw求取求取：图版法：图版法 l查图版（图查图版（图2-61a)2-61a)确定无溶解气时确定无溶解气时Cw；l查图版（图查图版（图2-59)2-59)确定溶解气量确定溶解气量Rw；l对对Cw校正校正 -根据根据溶解气量溶解气量Rw查图版（图查图版（图2-61b)2-61b)确定确定Cw的校正系数，的校正系数，对对Cw校正校正 -关系式关系式3、地层水的压缩系数、地层水的压缩系数Cwl例：书上例：书上P141-142例例2-14。第94页