油层物理

第一章 储层流体的物理特性
第一节 油气藏烃类的相态特征 2.油气藏的分类
⑴气藏：以干气CH4为主，还含有少量乙烷、丙烷和丁烷。 ⑵凝析气藏：含有甲烷到辛烷（C8）的烃类，它们在地下原始条件下 是气态，随着地层压力下降，或到地面后会凝析出液态烃。液态烃相 对密度在0.6-0.7，颜色浅，称凝析油。 ⑶临界油气藏：有时也称为挥发性油藏。其特点是含有较重的烃类， 构造上部接近于气、下部接近于油，但油气无明显分界面，相对密度 为0.7-0.8。 ⑷油藏：常分为带气顶和无气顶的油藏，油藏中以液相烃为主。不管 有无气顶，油中都一定有溶解气。相对密度为0.8-0.94。0.94为原油 最高的相对密度，也称为黑油（Black Oil）。
第一章 储层流体的物理特性
第一节 油气藏烃类的相态特征 3.单、双、多组分体系的相图 3.1 单组分烃相图
⑴单组分烃相态特点
第一章 储层流体的物理特性
第一节 油气藏烃类的相态特征 3.单、双、多组分体系的相图 3.1 单组分烃相图
⑴单组分烃相态特点 露点：温度一定，压力增加，开始从气相中凝结出第一批液 滴的压力。 泡点：温度一定，压力降低，开始从液相中分离出第一批气 泡的压力。 单组分烃特点：泡点压力=露点压力。
第二章 储层流体的物理特性
2. 相态方程
第二节 油气系统的溶解与分离
用途：可以从数量上确定某一压力、温度下从油中分出的油、气量 的多少及油、气组成；判断油气藏的相态。
2.1 推导：
混合物组成已知，且 在某一压力温度下达到 平衡：
第二章 储层流体的物理特性
2. 相态方程
第二节 油气系统的溶解与分离
第二章 储层流体的物理特性
第二节 油气系统的溶解与分离
⑴理想溶液： 分子间无特殊的作用力，混 合后无热效应，总体积=各组分 体积之和。 拉乌尔定律： 道尔顿定律： Pi=Xi· Pi0 Pi=yi· PT
Pi—气相中i组分的分压；Pi0—i组分的饱和蒸气压；PT—气体的压力。
第二章 储层流体的物理特性
取1mol油气混合物，使其在 某一温度t、压力p下达到平衡：
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2. 相态方程
第二节 油气系统的溶解与分离
⑴Xi与NL的关系：
令yi/Xi=ki，即平衡常数，则：
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2. 相态方程
第二节 油气系统的溶解与分离
⑴yi与Ng的关系：
令yi/Xi=ki，即平衡常数，则：
第一章 储层流体的物理特性
第一节 油气藏烃类的相态特征 3.单、双、多组分体系的相图 ⑶单组分烃P-T相图的特点
①单一上升的曲线（饱和蒸气压线）； ②曲线上方为液相区，右下方为气相 区，曲线上任意点为两相区； ③C点为临界点，是两相共的最高压力 和最高温度点。 ④随分子量的增加，曲线向右下方偏 移。
第一章 储层流体的物理特性
第一节 油气藏烃类的相态特征 1.油气藏烃类的化学组成和分类 1.1 石油的化学组成 石油=烷烃+环烷烃+芳香烃+少量烃类的氧、硫、 氮化合物。 其中：CnH2n+2最多。 原油中的胶质、沥青质：是高分子杂环烃的氧、硫、 氮化合物。 对原油的颜色、密度、粘度影响较大。 油井中的蜡=石蜡+原油+胶质沥青质+泥沙 含蜡量越高，结蜡温度越高，凝固点越高。
第一节 油气藏烃类的相态特征 3.单、双、多组分体系的相图
⑷两组分的相对分子质量差别 越大，临界点的轨迹线包围的 面积越大。
第一章 储层流体的物理特性
第一节 油气藏烃类的相态特征 3.单、双、多组分体系的相图 3.2 多组分烃相图 测定原理
第一章 储层流体的物理特性
第一节 油气藏烃类的相态特征 相图的特点：
平衡常数的特点：
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第二节 油气系统的溶解与分离
平衡常数的特点：
⑴同一系统中,各组分平衡常数都收敛于Ki=1的点,该点压 力称为”收敛压力”P收; ⑵同一系统中,各组分的P收相同,不同系统的P收不同; ⑶低压下(＜0.7MPa),各组分的平衡常数k几乎与系统的 组成无关;高压下,不同系统各组分的ki相差较大.
第二章 储层流体的物理特性
第二章 储层流体的物理特性
适用于汽油比小的油藏
第二章 储层流体的物理特性
第二节 油气系统的溶解与分离
3.油气分离 ⑵多级脱气： 指在脱气过程中分几次降低压力，最后达到指定压力的脱气方法。
特点：分出的气量较 少，获得的地面油量较 多（其中轻质成分含量 多）。
第二章 储层流体的物理特性
相图的应用：根据P、t判断单组分烃所 处的状态。
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第一节 油气藏烃类的相态特征 3.单、双、多组分体系的相图 3.2 两组分烃相图 特点： ①为一开口的环形曲线； ②C点为临界点，是泡点线与露点 线的碰头点； ③泡点压力≠露点压力
第一章 储层流体的物理特性
第一节 油气藏烃类的相态特征 3.单、双、多组分体系的相图
①为一开口的环形曲线； ②C点为临界点； ③PC线—泡点线， 其左上方为液相区； ④TC线—露点线， 其右下方为气相区； 环形区内为两相区。 虚线—液相所占的体积百分数； P‘、T‘点—为临界凝析压力及临界凝 析温度
第一章 储层流体的物理特性
第一节 油气藏烃类的相态特征 相图的应用：
确定油气藏的相态，分析其开发过程 中相态的变化。 J点：未饱和油藏； I点：饱和油藏，可能有气顶； F点：气藏； A点：凝析气藏。 凝析气藏：温度位于临界温度和最大 临界凝析温度之间，阴影区的上方。
第二节 油气系统的溶解与分离
3.油气分离 ⑶微分脱气（Differential Vaporization) 分离级数无限多的多级脱气。 当压力低于泡点压力时，油藏中的油气分离过程接近于微分脱气。
第二章 储层流体的物理特性
第二节 油气系统的溶解与分离
3.2 油气分离计算举例 例题：一次脱气压力:0.1MPa 多级脱气压力：3.5MPa、o.46MPa、0.1MPa 脱气温度：49℃ 地下原油组成及不同压力下的平衡常数见表所示： 解：一次脱气：设取1mol油井产物，压力降至0.1MPa时，有 N1mol液体分离出来
第一章 储层流体的物理特性
第一节 油气藏烃类的相态特征 3.单、双、多组分体系的相图 ⑵单组分烃p-v相图的特点
随温度升高，由气→液时， 体积变化减小； 临界点C处：由气→液，体 积没有明显的变化。
临界点处：气、液的一切性 质（如密度、粘度等）都相同 。其压力、体积、温度记为： Pc、Vv、tc。 当t＞tc时，气体不再液化。
第一章 储层流体的物理特性
油层：能储集油气、并能让油气在其中流动的多孔介质。
油藏：深埋在地下的油气聚集的场所。 单一圈闭、统一的水动力系统、统一的油水界面。
油田：一个地区地下所有的油藏构成油田。
第一章 储层流体的物理特性
油藏流体：油藏中的石油、天然气和地层水。
特点：处于高温、高压下，石油中溶有大量的天然气， 地层水矿化度高。 随油藏的开采→地下流体的相态发生变化→影响最终 采收率。为合理开发油藏，就必须搞清地下流体的相态、 物性随压力的变化。
第一章 储层流体的物理特性
第一节 油气藏烃类的相态特征 反常凝析现象：
B→D： 压力降低，凝析出来的 液量增加。
第一章 储层流体的物理特性
第一节 油气藏烃类的相态特征 4.典型油气藏的相态特征
低收缩原油：指在地下溶有的气量少，采到地面后体积收缩较小 的原油。 高收缩原油：指在地下溶有大量的气体，采到地面后体积收缩较 大的原油。 低收缩原油：含重烃较多 ，地面气油比较小，通常 小于90m3/m3.原油相对 密度较高，常≥0.876.颜 色呈黑色和深褐色。
⑴任一两组分混合物的相图陡位于两 纯组分的饱和蒸汽压曲线之间； ⑵两组分的分配比例越接近，两相区 面积越大；若两组分中有一个组分占 绝对优势，则两相区面积相应变窄； 相图向该组分的饱和蒸汽压线迁移； ⑶两组分混合物的临界压力一般高于 两纯组分的临界压力，临界温度居于 两纯组分的临界温度之间；
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第一章 储层流体的物理特性
第一节 油气藏烃类的相态特征 2.油气藏的分类
⑸重质油藏：又称稠油油藏，按照1983年在伦敦召开的11届世界石 油会议所订标准，是指其地面脱气原油相对密度为0.934-1.00，地层 温度条件下测得脱气原油粘度为100-10000（mPa· s）。原油粘度高 ，相对密度大是该类油藏的特点。 ⑹沥青油矿砂：相对密度大于1.00，原油粘度大于10000 mPa· s。
第二节 油气系统的溶解与分离 1.天然气在原油中的溶解度（Solubility)
1.1 单组分气体在原油中的溶解
亨利定律：
Rs=αP
Rs—溶解度，压力P时单位体积液体 中的气量；标米3/米3； P—压力，MPa； α—溶解系数，标米3/（米3· MPa）
Rs P
第一章 储层流体的物理特性
第二节 油气系统的溶解与分离
⑵实验测定法 处于平衡时，分别取少量油、气样， 测定气液相中各组分的Xi、yi。则： ki=yi/Xi
美国天然气协会（NGAA）1957年出版了一套lgk—lgp 的Ki图版。八个收敛压力下的8套图版。
应用方法：系统组成→收敛压力→图版
第二章 储层流体的物理特性
第二节 油气系统的溶解与分离
第二节 油气系统的溶解与分离 1.天然气在原油中的溶解度（Solubility)
注：亨利定律适用于气液性质不相近的体系。
第一章 储层流体的物理特性
第二节 油气系统的溶解与分离 1.天然气在原油中的溶解度（Solubility)
1.2 天然气在原油中的溶解 特点：α开始大，之后逐渐减小，最后为常数。
第一章 储层流体的物理特性
第二节 油气系统的溶解与分离 1.天然气在原油中的溶解度（Solubility)
影响天然气在原油中溶解的因素：
第一章 储层流体的物理特性
第二节 油气系统的溶解与分离 1.天然气在原油中的溶解度（Solubility)
影响天然气在原油中溶解的因素：
油气性质越相近，天然气在原油中 的溶解能力越大。
第一节 油气藏烃类的相态特征 4.典型油气藏的相态特征
第一章 储层流体的物理特性
第一节 油气藏烃类的相态特征 4.典型油气藏的相态特征
特点：从低收缩油→干气， ①临界点左移，油藏条件相对于临界点从左向右偏移； ②相图面积由大→小； ③等液量线由在露点线附近密集→在泡点线附近密集。
第一章 储层流体的物理特性
试算法（trial and error)
第二章 储层流体的物理特性
2.2 相态方程的应用 ⑴求泡点压力：
第二节 油气系统的溶解与分离
液相油组成已知：
第二章 储层流体的物理特性
2.2 相态方程的应用 ⑵求露点压力：
第二节 油气系统的溶解与分离
2.3 平衡常数的确定： 平衡常数：在一定的温度、压力 下，油、气系统的气液两相达到 平衡时，i组分在气相、液相中 的分配比例（mol浓度比）。
根据不同的标准及划分界限对油气藏的分类也不尽相同。 一般所讲的油田开发，不包括天然沥青矿的开发。本章中讨论的流 体性质、相态转化等也主要是以前面五类油气藏中的流体为研究对象。
第一章 储层流体的物理特性
第一节 油气藏烃类的相态特征 2.油藏烃类的相态特性 体系：一定种类和数量的物质组成的整体。 相：体系中具有相同成分、相同物理化学性质的均匀 部分。如地层油和气为不通的两相。 组分：体系中物质的各个成分。如天然气（C1、 C2、C3、C4……）。 组成：体系中物质的各个成分及其相对含量。 P-T相图：表示体系压力、温度与相态的关系图。
第二章 储层流体的物理特性
第二章 储层流体的物理特性
第二节 油气系统的溶解与分离
3.油气分离 3.1 油气分离的方式:接触分离、多级分离、微分分离。 ⑴接触分离（一次脱气、闪蒸脱气）
指使烃类体系从油藏状态瞬时 变到某一特定温度、压力，引起油 气分离的过程。
特点：分出气较多，得到的油 偏少，系统的组成不变。
第一章 储层流体的物理特性
第一节 油气藏烃类的相态特征 4.典型油气藏的相态特征
高收缩原油：产出的液体数量wk.baidu.com显 的减少。地面气油比相对较高，一 般在90m3/m3—1500m3/m3。 地面原油相对密度一般小于0.78。 等液量线分布明显不同，等液量线 密向泡点线方向移动；油藏条件靠 近临界点。
第一章 储层流体的物理特性