【油层物理】第一章 储层流体的物理性质(油层物理)(2013)
储层流体的物理性质
地层水的总矿化度表示水中正负离子的总和。
第六节 地层水的高压物性
我国部分油田地层水资料
油田名称
Na+(K+)
离子质量浓度及总矿化度/（mg/L）
Ⅰ
Ⅰ-2
主要指标 粘度(mPa.s)
辅助指标 相对密度
50①～150① >0.9200 150①～10000 >0.9200
开采方式
常规或注蒸汽 注蒸汽
特稠油
Ⅱ
10000～50000 >0.9500
注蒸汽
超稠油（天然沥青）
Ⅲ
>50000
>0.9800
注蒸汽
注：①指油层条件下粘度，其它指油层温度下脱气油粘度。
第二节 油气的相态
相态： 物质在一定条件（一定温度、压力和比容
条件）下所处的状态。
F( p,T, v) 0
相态方程 油藏烃类一般有气、液、固三种相态。
油藏烃类的相态通常用相图研究，最常用的是 P-T 相图。
第二节 油气的相态
泡点线
多 组 分
等液量线
◆ 三线 ◆ 四区 ◆ 五点
P-T
相
露点线
图
第二节 油气的相态
②气体的粘 度随气体分 子量的增大 而减小；
③低压范围 内，气体的 粘度几乎与 压力无关。
第四节 天然气的高压物性
(2) 高压下
在高压下，气体密度变大，气体分子间的相互作用 力起主要作用，气体层间产生单位速度梯度所需的层 面剪切应力很大。
①气体的粘度随压力的增加而增加； ②气体的粘度随温度的增加而减小； ③气体的粘度随气体分子量的增加而增加。
油层物理选填空
第一篇储层流体的高压物性.判断题。
Vxx xWxx1 •体系压力愈高，则天然气体积系数愈小。
（V ）2•烃类体系温度愈高，则天然气压缩因子愈小。
（x ）3•体系压力越大，天然气等温压缩率越大。
（x ）4•当二者组分相似，分子量相近时，天然气的粘度增加。
（）5. 压力不变时，随着温度的增加，天然气的粘度增加。
（X）6. 天然气水合物形成的有利条件是低温低压。
（V）7•温度不变时，压力增加，天然气体积系数减小。
（V）&温度不变时，压力增加，天然气分子量变大。
（X）9.当压缩因子为1时，实际气体则成为理想气体。
（X）三.选择题。
ACACBDB（ A ）在高压区间将（C ）A. Bg=Cg(273+t)/293PC.Bg=Z(273+t)/293PC.难于，难于D.7. 两种天然气A和B,在相同的难于，易于P-T条件下，A比B更易于压缩，则A.压力B.温度C.体积D.组成2.在相同温度下，随着压力的增加，天然气压缩因子在低压区间将A.上升，上升B.上升，下降C.下降，上升D.下降，下降A.大，强C.小，强B. 小，弱D. 大，弱(A )4.地层中天然气的密度地面天然气的密度。
A.小于B. 等于C.大于D. 视情况定(C )5.通常用来计算天然气体积系数的公式为其挥发性愈6.天然气压缩因子A.易于，难于Z>1说明天然气比理想气体 _B. 易于，易于压缩，Z v 1说明天然气比理想气体B.Bg=VD.Bg= V地下/ V 地面地面/ V地下1.理想气体的压缩系数与下列因素有关3.对于单组分烃，在相同温度下，若C原子数愈少，则其饱和蒸气压愈C J A CgA, ,Z A Z BA.大于，大于B. 大于，小于C.小于，大于D.小于，小于第二章 油气藏烃类的相态和汽液平衡.判断题。
VVxVx VVxxV1. 饱和油藏可以理解为高收缩油藏。
2•烃类体系相图中，重质组分含量愈高，则气液等含量线分布线愈向右密集 3•烃类体系相图中，临界温度是液向气转化的最高温度。
第一章__油层物理性质及渗流规律
2Kh( Pc Pwf ) qsc re Bo (ln S ) rw
K：油层有效渗透率 H：油层有效厚度
：地层原油粘度
（1.3.2）
（1.3.2）是油层以及油井动态分析的一个基本公式
Rw:井的完井半径
S：井壁阻力系数 Pe:油层压力 Pwf:井底流压
Re：供油面积半径:
K-岩石的渗透率，μm2
第一章 油层物理性质及渗流规律
§1.2 储层岩石物理性质
四、毛细管性质
1.表面张力：两种流体接触面上由于流体分子间引力不平衡引起 的界面张力
油水表面张力范围：20-40mN/m
2.岩石润湿性：当两种非混相流体同时呈现于固相介质表面 时，某一流体相优先润湿固体表面的能力 3.毛管压力：多孔介质的微细毛管中，跨越两种非混相流体弯
第一章 油层物理性质及渗流规律
§1.2 储层岩石物理性质
一、孔隙度φ
定义：岩石本身的空隙体积与岩石体积之比值 Φ=VΦ∕V= VΦ/(Vφ+VG)
Φ-孔隙度， VΦ-空隙体积cm3 ，VG-骨架体积，cm3
流动孔隙度：与含油岩石中流动着的流体体积相等的空隙体积
与岩石体积比值
二、饱和度SO 束缚水饱和度SWi,自由水或可动水饱和度SWm So+Sw+Sg=1
二、地层原油的性质参数
1.泡点压力Pb； 2.溶解气油比Rs； 3.原油的压缩系数Co；
第一章 油层物理性质及渗流规律
§1.1 油层流体物性
二、地层原油的性质参数（续）
4.原油的密度ρo； 5.原油的粘度μo ； 6.原油地层体积系数Bo；
7.总体积系数Bt；
三、地层水的性质参数
1.地层水的粘度μg； 2.地层水的体积系数Bw和密度ρw； 3.溶解气水比Rw； 4.地层水的压缩系数Cw；
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 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。
取1mol油气混合物，使其在 某一温度t、压力p下达到平衡：
油层物理-储层流体的物理性质
四、典型油气藏的相图
(108m3)
500 450 400 350 300 250
200 165.4
150 100
50 0
美国
432.44
5.65
加拿大
委内瑞拉
4
前苏联
13
中国
稠油资源（摘自第七届重油及沥青砂国际论文集）
四、典型油气藏的相图
(108m3)
3000
2814
2500
2000
1500
1211
p地,T地 p分,T分
特点：
地层条件点位于露点线外侧，储层 （地下）内不会有液烃产生，为气 体。
油气分离器条件点位于两相区内， 地层条件点和分离器条件点的连线 穿过两相区。
析出的液体油为浅色轻质油， <0.78），RS>26700m3/m3。
四、典型油气藏的相图
（3）凝析气藏
p地,T地
p分,T分
特点：
（b）平面相图
L p
C
V T
固定一个参变量， 改变其它两个参数， 即可得到 平面相图。
二、油藏烃类的相态表示方法
（c）三角相图 适用于温度、压力一定，而组成变化的情况。
C2~C6
2
60
30
60
30
1
3
C1
C
C7+
三、油藏烃类的相态特征 1.单组分体系的相态特征
压力（0.1MPa）
C
液体
F
蒸 汽
G
思考：油气藏开采过程穿过两相区时，地层中流体的相态变化
五、试说明油气藏相图的应用
1.判断油藏的类型； 2.选择合理的开发条件； 3.预测地层油的饱和压力； 4.提出提高原油采收率的方法。
油层物理-中国石油大学-华东-复习资料
第一章储层流体的物理性质1、掌握油藏流体的特点，烃类主要组成处于高温、高压条件下，石油中溶解有大量的天然气，地层水矿化度高。
石油、天然气是由分子结构相似的碳氢化合物的混合物和少量非碳氢化合物的混合物组成，统称为储层烃类。
储层烃类主要由烷烃、环烷烃和芳香烃等。
非烃类物质（指烃类的氧、硫、氮化合物）在储层烃类中所占份额较少。
2、掌握临界点、泡点、露点（压力）的定义临界点是指体系中两相共存的最高压力和最高温度点。
泡点是指温度(或压力)一定时,开始从液相中分离出第一批气泡时的压力(或温度)。
露点是指温度(或压力)一定时,开始从气相中凝结出第一批液滴时的压力(或温度)。
3、掌握画出多组分体系的相图，指出其特征线、点、区，并分析不同类型油藏开发过程中的相态变化；三线：泡点线--AC线，液相区与两相区的分界线露点线--BC线，气相区与两相区的分界线等液量线--虚线，线上的液相含量相等四区：液相区（AC线以上-油藏）气相区（BC线右下方-气藏）气液两相区（ACB线包围的区域-油气藏）反常凝析区（PCT线包围的阴影部分-凝析气藏）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(Condensate gas )：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。
1）循环注气2）注相邻气藏的干气。
4、掌握接触分离、多级分离、微分分离的定义；接触分离：指使油气烃类体系从油藏状态变到某一特定温度、压力，引起油气分离并迅速达到平衡的过程。
特点：分出气较多，得到的油偏少，系统的组成不变。
多级分离：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。
多级分离的系统组成是不断发生变化的。
微分分离：在微分脱气过程中,随着气体的分离,不断地将气体放掉(使气体与液体脱离接触)。
特点：脱气是在系统组成不断变化的条件下进行的。
5、典型油气藏的相图特征，判别油气藏类型；6、掌握油田常用的分离方式及原因多级分离分出的气少，获得的地面油多，而且其中轻质油含量高，测得的气油比小。
油层物理杨胜来主编习题集答案电子版.doc
第一章储层流体的物理性质二. 计算题1．（1）该天然气的视分子量M=18.39该天然气的比重γg=0.634（2）1mol该天然气在此温度压力下所占体积：V≈2.76×10-4(m3)2．（1）m≈69.73×103(g)（2）ρ≈0.0180×106(g/m3)=0.0180(g/cm3)3. Z=0.864. Bg=0.005235. Ng=21048.85×104(m3)6. （1）Cg=0.125(1/Mpa)（2）Cg=0.0335(1/Mpa)7. Z=0.848. Vg地面=26.273（标准米3）9. ρg=0.2333(g/cm3)10. ρg=0.249(g/cm3)11. Ppc=3.87344（MPa）Pc1﹥Ppc﹥Pc212. （1）Z≈0.82（2）Bg=0.0103（3）Vg=103(m3)地下（4）Cg=0.1364(1/Mpa)（5）μg=0.0138（mpa﹒s）13. Rs CO2=65（标准米3/米3）Rs CH4=19（标准米3/米3）Rs N2=4.4（标准米3/米3）14.Rs=106.86（标准米3/米3）15.（1）Rsi=100（标准米3/米3）（2）Pb=20（MPa）（3）Rs=60（标准米3/米3）析出气ΔRs=40（标准米3/米3） 16. V/Vb=0.9762 17. γo=0.704(g/cm 3) 18. γo=0.675(g/cm 3) 19. Bo=1.295 20. Bt=1.28321. Rs=71.3（Nm 3/m 3）Bo=1.317 Bg=0.00785 Bt=1.457 Z=0.85422. P=20.684Mpa 下：Co=1.422×10—3 (1/Mpa) Bo=1.383P=17.237Mpa 下： Bo=1.390 Bt=1.390Rs=89.068（Nm 3/m 3） P=13.790Mpa 下： Bo=1.315 Bt=1.458Rs=71.186（Nm 3/m 3） Bg=7.962×10—3 Z=0.87823. 可采出油的地面体积No=32400（m 3） 24. )/1(10034.32C 4Mpa -⨯= 若只有气体及束缚水)/1(10603.169Cg 4Mpa -⨯=26. Pb=23.324（Mpa ）27. Pd 2=18.231（Mpa ） 28. 该地层为CaCl 2水型29. 本题可编程上机计算，结果如下2084998.014696.1123.64461g B P P -+-='30. 经编程上机运算，有 （1）Y=2.039492+0.09387455P （2）33005.1Bt =31. 经编程上机运算，得整理后的相对体积系数35. （1）We 1=3.0267×105（m 3）（2）We 1=6.5392×105（m 3） （3）Np=6.85462×105（m 3） 36. 原油的地址储量N=3.452×108（m 3）在P=11.032MPa 下： We=0.121×108（m 3） 在P=8.963MPa 下： We=0.453×108（m 3） 在P=6.895MPa 下：累积采油量Np=0.999×108（m 3）第二章 储层流体的物理性质二. 计算题1 （1）Vp=2.356（cm 3） （2）φ=16.319% （3）f ρ=2.2191（g/cm 3）2 （1）K=66.667×10-3（μm 2） （2）Q=0.0444（cm 3/s ）3 （1）K L =16.956（μm 2） （2）Kg=17.586（μm 2）对比计算结果，对同一岩样，气测渗透率大于液测渗透率。
油层物理学
•1956年，苏联Φ.И.卡佳霍夫撰著“油层物理基础”
该书是“油层物理”从采油工程中单独分科的起点，随后得到了广 泛而深入的发展。
•60年代末，洪世铎在卡佳霍夫课本的基础上，首次在国
内编著中文版“油层物理基础”。从此油层物理在国内成 为一门独立的学科。 •98年编写了目前使用的课本，目前已经过三次修订，在 全国各油田及部分石油院校使用。
(4)提高原油采收率的机理。
Fundamentals of Enhanced Oil Recovery
特点：概念多、实验性强、较抽象。
最后成绩：考试70%＋平时10%＋实验20%。 考试形式：闭卷,以基本概念及其应用为主。
参考书： 1、洪世铎 «油层物理基础»； 2、何更生 «油层物理»； 3、杨胜来、魏俊之 «油层物理学»；
等压液化
P2
P2＝P泡 P3(液)
等压汽化
露点(Dew point)：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(Bubble point)：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。
2)单组分烃p-v相图特点:
临界点C处：气、液的一 切性质(如密度、粘度等) 都相同。
组成(Composition)：体系中物质的各个成分及其相对含量。
P－T相图(phase diagram)：表示体系压力、温度与 相态的关系图。
3. 单、双、多组分体系的相图 3.1 单组分烃相图
Phase behavior of one component system
1)单组分烃相态特点
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凝固点 含蜡 胶质 ℃ 量% %
24 33 -12 -12 -50 -15.5 21 -7 30 33
28.6 13.3 17.9 18.3
0 27.5 6.17 13.98 2.04 12.6 8.3 22.6 3.8 51 4.73 17.6 18.1 3.4 22.6 20.7
油藏物性参数主要包括：孔 隙度、渗透率、流体（油、气、 水）饱和度等。
（辫状河三角洲平原）岩心特征
泥岩中泥质碎屑流沉积
图像与岩心标定－泥岩
第一章 储层流体的物理性质
第一节 油气藏烃类系统的相态 第二节 油气体系中的溶解与分离 第三节 天然气的高压物性 第四节 地层原油的高压物性 第五节 地层水的高压物性
0 27.5 6.17 13.98 2.04 12.6 8.3 22.6 3.8 51 4.73 17.6 18.1 3.4 22.6 20.7
沥青 含硫 残碳
馏分组成(质量百分数)
%
%
% 初馏点 ＜200℃ ＜300℃
— 0.15 2.5 88
14
28
3.1 0.47 5.5 79.5
9
20
6.6 2.25 8.95 15.8 1.9
一、烃类的化学组成和石油的商品性质
二、烃类相态的研究方法
三、单、双、多组分系统的相态特征
四、典型油气藏的相态特征
一、石油的化学组成和石油的商品性质
1、石油的化学组成
(Composition of petroleum)
★ 烷烃 C1～C16
★ 环烷烃
常温常压下：
C1～C4：气体 C5～C16： 液体
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＋泥砂
含蜡量越高，结蜡温度越高，凝固点越高。
一、石油的化学组成和石油的商品性质
2、石油的视相对分子质量及非烃含量
（1）原油的视相对分子质量：将1mol原油的质量定义为原油的视相对分子质量 （或摩尔质量）。 （2）含蜡量：指蜡在石油中所占的之类百分数。 （3）胶质含量：指原油中相对分子质量较大（约300~1000）且含有氧、硫、氮 等元素的多环芳香烃化合物，通常呈半固态分散状溶解于原油中。 （4）沥青质含量：一种高相对分子质量、具有多环结构、呈黑色固态的非纯烃 类化合物。 （5）含硫量：指原油中所含硫（硫化物或单质硫）的质量分数。原油中含硫量 较小，一般小于1%，但其对原油性质的影响很大，对管线有腐蚀作用，对人体 健康有害。
相对密度 粘度 凝固点 含蜡量 胶质 沥青质 含硫量 馏分组成
性质
原油 大庆油田S 区Ps 层 胜利油田T 区S2 层 孤岛油田G 层 大港油田M 层 克拉玛依油田 玉门油田L 层 汉油田W 区C3 层 辽河油田C 区S1 层 川中油田 任丘油田Pz 层
比重 D204
0.8753 0.8845 0.9547 0.9174 0.8699 0.853 0.9744 0.9037 0.8394 0.8893
—
—
9.6 11.8 9.5 89
5
21.8
0.15 0.26 6.4 —
—
—
——— —
—
—
— 2.35 — 148
—
—
D420的含义是在标准大气压（0.101MPa）、20℃的条件下原油的密度与标准
大气压、4℃条件下水的密度的比值。
D
2 4
0
o w
一、烃类的化学组成和石油的商品性质
3、石油商品性质及分类
沥青 含硫 残碳
馏分组成(质量百分数)
%
%
% 初馏点 ＜200℃ ＜300℃
— 0.15 2.5 88
14
28
3.1 0.47 5.5 79.5
9
20
6.6 2.25 8.95 15.8 1.9
11.2
6.27 0.13 4.81 97
4.0
20.5
0.01 0.13 3.7 58
18
35
——— —
粘度(厘沱)
50℃
17.40 37.69 427.5 51.97 19.23 12.9
— 37.4 12.3 63.5
ห้องสมุดไป่ตู้
70℃
— 17.95 157.5 25.55
— — 62.2** — — —
凝固点 含蜡 胶质 ℃ 量% %
24 33 -12 -12 -50 -15.5 21 -7 30 33
28.6 13.3 17.9 18.3
油层物理学
专 业：石油工程 主 讲：孙致学 主 页：阳光石油论坛 网 址：
第一章 储层流体的物理性质
基本架构
油藏岩石和流体的基本物理性质
烃类
油藏中的流体包括：油、气、水。
有两个特点： 1) 流体处于高温、高压的地层孔隙中； 2) 原油溶解有大量天然气。
油藏岩石=颗粒+空隙（孔 隙、裂缝等）。
比重 D204
0.8753 0.8845 0.9547 0.9174 0.8699 0.853 0.9744 0.9037 0.8394 0.8893
粘度(厘沱)
50℃
17.40 37.69 427.5 51.97 19.23 12.9
— 37.4 12.3 63.5
70℃
— 17.95 157.5 25.55
第一节 储层烃类系统的相态
Phase behavior of hydrocarbon system
烃：指碳氢化合物的总称。石油和天然气是由结构相似的碳氢化合物 的混合物和少量的非碳氢化合物混合组成，所以称为烃类系统。
相态：即物质存在的形态，气、液、固。但是当温度、压力变化时， 相态可以发生改变。
尤其对于多种烃类系统的混合物，当外界条件改变时，混合物的相 态变化比较复杂。
C16： 固体（石蜡）
★ 芳香烃
含氧化合物 苯酚、脂肪酸
★ 其它化合物
含硫化合物 含氮化合物
硫醇、硫醚、噻吩 吡咯、吡啶、喹啉、吲哚
高分子杂环化合物 胶质、沥青质 其中烷烃 Cn H 2最n多2
非烃类物质的存在，可以改变石油的颜色、密度、界面性 质等参数
原油中的胶质、沥青质：是高分子的杂环烃的氧、硫、 氮化合物。
11.2
6.27 0.13 4.81 97
一、烃类的化学组成和石油的商品性质
3、石油商品性质及分类
相对密度 粘度 凝固点 含蜡量 胶质 沥青质 含硫量 馏分组成
性质
原油 大庆油田S 区Ps 层 胜利油田T 区S2 层 孤岛油田G 层 大港油田M 层 克拉玛依油田 玉门油田L 层 汉油田W 区C3 层 辽河油田C 区S1 层 川中油田 任丘油田Pz 层