1.2油藏工程参数计算及图版

第二章油气藏工程参数计算及图版第一节气体状态方程在进行与天然气有关的能量及相平衡计算过程中，天然气的压力、体积及温度的计算是必不可少的。

联系气体的压力、体积及温度的方程，就称为气体状态方程。

一、理想气体状态方程根据波义耳（R. Boyle）—查理（J. A. C. Charles）定律和阿佛加得罗（Avogadro）定律，理想气体的压力P、体积V与气体的质量n、温度T成正比，所以，理想气体的状态方程可以用下式表示：PV＝nRT（１）式中：P—气体的绝对压力，MPa；V—气体的体积，m3；T—气体的绝对温度，K；n—给定压力P、温度T条件下，体积V中气体的摩尔数，mol；R—通用气体常数，其值取决于压力、体积及温度的单位，国际单位制中，其值为8.314³10-6 MPa²m3／(mol²K)。

所谓理想气体是指：（１）气体分子为无体积、无质量的质点；（２）气体分子之间无作用力（包括引力和斥力）。

在常温、常压条件下，一般的真实气体，用公式（１）进行计算，误差不超过5％。

压力越高、温度越低，则误差越大。

在压力不超过0.4MPa，温度不太低时（同常温相比），对一般的真实气体，公式（１）还是可以应用的。

当压力超过0.4MPa时，公式（１）的精确性进一步下降，这时，气体应看作非理想气体（或称真实气体）。

二、真实气体状态方程对于真实气体，不能使用理想气体状态方程进行计算，特别是高压气体，用理想气体状态方程进行计算，误差有时高达500％。

天然气是一种真实气体，它不服从理想气体状态方程，高压时必须对（１）式进行修正。

描述真实气体状态方程的关系式很多，工程上广泛采用的方法为：在理想气体状态方程中引入一个校正系数—压缩因子Z。

则（１）式变化为：PV ＝ZnRT （２）式中各项意义同前。

根据对应状态原理，在相同的对应状态（即气体具有相等的拟对比温度T pr 和拟对比压力P pr ）下的气体，对理想气体状态方程的偏差相同，即具有相等的Z 值。

其中：T pr ＝T ／T pcP pr ＝P ／P pcT pc ＝Σy i TciP pc ＝Σy i Pci式中：T —气体的绝对温度，K ；T pc —气体的拟临界温度，K ；Tci —气体各组分的拟临界温度，K ；P —气体的绝对压力，MPa ；P pc —气体的拟临界压力，MPa ；Pci —气体各组分的拟临界压力，MPa ；y i —气体中组分ｉ的摩尔份数，％。

温度和压力可以使用任何绝对单位，但是，T 和Tc 、P 和Pc 所使用的单位必须相同。

第二节 PVT 参数计算及图版一、Y 函数计算： )1/)(101.0(-+-=sat i i i sat V V p p P Y 式中：P sat -------饱和压力，MPaP i ---------分级压力MPaV i ---------分级压力下体积cm 3V sat --------饱和压力下样品体积cm 3二、相对体积计算 i V =sati V V 式中： i V -------i 级压力下样品相对体积V i -------i 级压力下样品体积,cm 3V sat ------- 饱和压力下样品体积,cm 3三、油藏流体压缩系数：（饱和压力以上各压力区间） ii i P V V ∆∆∙=1β 式中βi ---i 级压力与1-i 级压力间压缩系数，1/MPai P ∆---i 级压力与1-i 级压力差，MPai V ∆---i 级压力与1-i 级压力下油藏流体体积之差，cm3 四、油藏流体气油比： b gbV V S 0=式中： S------油藏流体气油比,33m mV gb 单次脱气气体标准体积,m3 V 0b 单次脱气油标准体积,m3 五、油藏流体体积系数： 00V V i =β 式中： β------油藏流体体积系数V 0i ------油藏流体体积,cm 3V 0-------脱气油标准体积,cm3 六、地层油密度： ior V G 00=ρ 式中： ρor-------地层油密度,g/cm3 G 0-------脱出油气总重量，gV 0i ------油藏流体体积,cm 3七、地层石油粘度计算：（落球粘度计）E t b )(00ρρμ-=式中： μ0------- 地层石油粘度t-------- 钢球下落时间ρb ------- 钢球密度,g/cm3 ρ0--------原油密度,g/cm 3E-------- 粘度计校正常数地层原油高压物性分析分为单次与多次脱气。

所谓单次脱气即在地层温度、压力条件下地层原油一次性闪蒸到地面所测得的各项参数。

多次脱气是指地层原始样品在饱和压力以下，分不同饱和压力直到常压，所测得的各项参数。

下图即为地层原油多次脱气物理特性综合曲线：图1.2.25 地层原油物理特性综合曲线不同类型油气藏流体具有不同特征的P-T 图。

下面所示的为不同油气藏的典型P-T 图。

图1.2.26 不同油气藏的典型P-T图一个油气藏类型由它在其流体P-T图上的位置可做出判断，因此P-T图也是油气藏特别是挥发性油藏和凝析气藏开发设计的基础资料之一。

因此挥发性油藏和凝析气藏除作流体分析外，有时还要作相态分析（P-T图）。

图1.2.27 油气藏流体的P－T的图图中C点为临界点，P m为最高凝析压力点，T m为最高凝析温度点，AC为泡点线，CB为露点线，图中虚线为液体含量等值线。

第三节原油地面粘度与地面密度的关系原油地面粘度随着密度的增大而增高，即密度大原油稠。

在密度较小时，粘度随密度增大缓慢增高，当密度较大时，原油粘度显著增高。

胜利油区几个大油田如胜坨、孤岛、孤东及埕岛油田的原油地面粘度随地面密度变化规律基本一致，但粘度随密度的变化速度仍有所差异。

如图1.2.1、2、3、4。

1图1.2.1 胜坨油田原油粘度与相对密度关系图1.2.2 孤岛油田原油粘度与相对密度关系图1.2.3 孤东油田原油粘度与相对密度关系图1.2.4 埕岛油田原油粘度与相对密度关系第四节原油地下粘度和地面粘度的关系原油地下粘度是油藏工程研究中重要参数之一。

其值通常由高压物性样品测取获得。

但大量的高压物性样品取得是困难的。

为了解掌握油藏地下原油粘度，油藏工程师一般用一定数量样品的高压物性分析的地下原油粘度与容易获取的地面原油粘度做统计关系，间接地计算油藏的地下原油粘度值。

下面是胜坨油田、东辛油田、埕岛等几个油田油层条件下原油粘度和地面脱气原油粘度的统计关系图。

见图1.2.5、6、7。

图1.2.5 胜坨油田沙二段原由地下粘度与地面粘度关系曲线图1.2.6 东辛地区沙一段、沙二段原油地下粘度与地面粘度关系曲线图1.2.7 埕岛馆上段地面原油粘度与地下原油粘度关系曲线第五节原油体积系数～油层压力、地面原油粘度～温度依据单井高压物性取样分析，原油体积系数有三种状态，即饱和压力下的体积系数；高于饱和压力、随压力升高体积系数下降；低于饱和压力，随压力下降体积系数下降。

因此工程油藏中表征一个油藏的体积系数常用的是饱和压力下的体积系数。

图1.2.8的概念的随压力增加体积系数一直增加图1.2.8所示为综合胜利油田地层原油体积系数与压力关系曲线。

该图版是用单次脱气体积系数查在不同压力下多级脱气体积系数数据,适用于油田不同类型油藏。

图1.2.9所示为综合胜利油田稠油地面原油粘温曲线。

该图版是用50℃地面原油的粘度查出不同温度下粘度变化数据，该图版适用于草桥、单家寺油田。

第六节天然气的粘度天然气的粘度取决于其组成、压力和温度。

在高压和低压下，其变化规律是截然不同的。

在国际单位制中，粘度的单位是kg²s/m2，工程上常用的单位为泊（Pa²s）及厘泊（CP，mPa²s），其换算关系为：1kg²s/m2＝98.1（Pa²s）＝9810（CP）一、常压下（0.1MPa）的天然气粘度在低压条件下，天然气的粘度与压力关系不大，它随温度的升高而增大，随分子量的增大而降低。

目前，普遍应用Carr、Kobayshi和Burrows发表的图版1.2.13）。

图1.2.13 大气压力（0.1MPa）下天然气的粘度常压下（0.1MPa）的天然气粘度可以根据下式进行计算：µN0＝Σy iµi（M i）1/2/〔Σy i（M i）1/2〕（１）式中：µN0—常压下天然气的粘度，mPa²s；µi—常压下组分i的粘度，mPa²s；y i—天然气中组分i的摩尔份数，％；M i—组分i的分子量。

对于烃类气体，（1）式的平均误差为1.5％，最大误差为5％。

当天然气中含有非烃类气体时，会使粘度增加。

所以，必须根据其含量，引进必要的修正（图1.2.13中的三个小图版）。

二、高压下（大于7.0MPa）的天然气粘度在高压条件下，影响天然气粘度的重要因素是压力。

它随压力的升高而增大，随温度的升高而下降，随分子量的增大而增大，即具有液体粘度的特征。

图1.2.14 µ／µ1与P pr关系图图1.2.15 µ／µ1与T p r关系图首先根据已知的温度T、分子量M g或相对密度γg，在图版1.2.13中查出0.1MPa下的天然气粘度µ1；然后根据所给状态计算出对比参数P pr、T pr，再从图1.2.14、1.2.15中查出粘度比µ／µ1，则求得高压下的粘度为：µ=（µ／µ1）µ1Dempsey对Carr等人的图版进行拟合，得到了以下关系式：µ1＝（1.709³10-5-2.062³10-6γg）（1.8T＋32）＋8.188³10-3-6.15³10-3lg（γg）T prµ／µ1＝a0＋a1P pr＋a2P pr2＋a3P pr3＋（a4＋a5P pr＋a6P pr2＋a7P pr3）T pr＋（a8＋a9P pr＋a10P pr2＋a11P pr3）T pr2＋（a12＋a13P pr＋a14P pr2＋a15P pr3）T pr3式中：µ—高压下天然气的粘度，mPa²s；µ1—常压下天然气的粘度，mPa²s；T—地层的温度，°C；T pr—气体的拟对比温度，无因次；P pr—气体的拟对比压力，无因次。

式中各系数的值如下:a0＝-2.46211820a1＝2.97054714a2＝-2.86264054³10-1a3＝8.05420522³10-3a4＝2.80860949a5＝-3.49803305a6＝3.60373020³10-1a7＝-1.04432413³10-2a8＝-7.93385684³10-1a9＝1.39643306a10＝-1.49144925³10-1a11＝4.41015512³10-3a12＝8.39387178³10-2a13＝-1.86408848³10-1a14＝2.03367881³10-2a15＝-6.09579263³10-4已知P、T，想求出µ，其步骤如下：（１）根据T、γg，用式计算µ1；（２）根据P pr、T pr，用式计算T prµ／µ1；（３）所求µ为：µ＝（T prµ／µ1）µ1／T pr含有非烃类气体时，粘度也会增加，所以，也必须进行非烃校正。