第2章：3 储层流体的物理特性(地层原油的高压物性)
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。
原油高压物性实验方法
原油高压物性（PVT）实验描述在不同压力下，油藏流体的相平衡状态会发生变化。
一个油田在开发早期，最好就抓紧取样，开展原油高压物性（PVT）实验，使样品能尽量接近原始油藏流体。
通过PVT实验，掌握油藏流体及其在不同压力下的体积特征，为我们对油田动态预测奠定一个坚实的基础。
原油高压物性（PVT）实验有两类：
一类是等组分膨胀实验，它是把烃类流体样品在油藏温度及超过油藏原始压力下放入PVT容器中，在等温条件下逐步减少容器的压力，测量烃类体积在每个压力下的变化。
这项实验的目的在于确定:
（1）饱和压力（泡点压力，原油内的溶解气开始分离出去时的压力）；
（2）高于饱和压力时在油藏温度条件下的单相流体的压缩系数；
（3）总烃类体积与压力的函数关系。
另一类是差异分离实验，它是在油藏开发过程中，随着压力降低，从原油中分离出来的溶解气不断地被采出来，在油藏中气与液相也不断重新建立新的平衡，这项实验的目的在于确定:
（1）溶解气与压力的函数关系；
（2）原油体积的收缩率与压力的关系；
（3）分离气体的组成、压缩系数和相对密度；
（4）剩余油的密度、黏度与压力的函数关系。
油层物理2.1讲解
/%
25
24. 油藏的分类烃类相对 0.60～0.70 0.71～ 0.81～ >0.94
密度
0.80
0.94
油藏类型 凝析油藏
临界油藏 常规油 稠油油
藏
藏
5. 气藏的分类
天然气相对 0.60～0.70 0.71～0.80 >0.80 密度 气藏类型 干气气藏 凝析气藏 湿气气藏
二、 油气藏烃类的相态
3. 多组分体系的相图
等压反常
临界凝析压力
凝析区
泡点线
临界点
等温反 常凝析
区
临界凝析温度
露点线
4. 反常凝析现象
以等温 反常凝 析现象
为例
A—E：单一气相，无相变 E—F：压力降低，凝析液量增加(反常) F—G：压力降低，凝析液量减少(正常) G—H：单一气相，无相变
烃类体系产生反常现象的原因主要有： (1)烃类体系的组成； (2)压力温度条件。
质和沥青质含量、含硫量、馏分组成等。
★ 国际石油市场原油性质主要评价指标
含硫量、含蜡量、胶质和沥青质含量、馏 分组成等。
3. 原油的分类
分类 含硫量 标准
含胶质沥青质 含蜡量 量
原油 少硫 含硫 少 胶 多 少蜡 含蜡 高含
类型
胶质 胶
蜡
指标 <0.5 >0.5 <8 8～ >25 <1 1～ >2
1. 体系、相、组分和组成 体系－－也称系统，是由一定种类和质量的
物质所组成的整体。 相－－指体系中具有相同成分，相同物理、
化学性质的均质部分。 组分－－指体系中所有同类的分子。
组成－－指组成某物质的组分及各组分所占的 比例份数。
第四节地层原油的高压物性
第四节地层原油的高压物性第四节地层原油的高压物性（2学时）一、教学目的了解地层原油的化学组成和分类，熟练掌握原油各种高压物性参数的定义、计算方法以及影响因素。
二、教学重点、难点教学重点1、原油各种高压物性参数的定义、计算和影响因素2、饱和压力在分析原油高压物性参数中的作用教学难点1、原油两相体积系数的定义，两相体积系数与其它物性参数之间关系的理解2、原油高压物性参数的计算三、教法说明课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的数据和图表四、教学内容本节主要介绍五个方面的问题：一、原油的化学组成二、地层原油的溶解油气比三、地层原油的体积系数四、地层原油的压缩系数五、地层原油的粘度（一）、原油的化学组成和分类1、原油的化学组成：原油要是石蜡族烷烃，环烷烃和芳香烃等不同烃类以及各种氧、硫、氮的化合物所组成的复杂混合物。
原油中的非烃类物质对原油的性质有着重大的影响。
原油的化学组成不同是导致原油性质不同和产生各种变化的内因，而压力、温度才是引起原油性质发生变化的外部条件。
2、原油的分类：（1）、根据原油中的含硫量：少硫原油：S＜0.5%以下含硫原油：S＞0.5%以上我国的原油多属于少硫原油（2）、根据原油中胶质—沥青质的含量：少胶原油：胶质、沥青＜8%胶质原油：胶质、沥青8～25%之间多质原油：胶质、沥青＞25%我国的原油多属于少胶原油或胶质原油（3）、按原油中的含蜡量分：少蜡原油：含蜡量＜1%含蜡原油：含蜡量1～2%高含蜡原油：含蜡量＞2%我国各油田生产的原油含蜡量相差很大，有的属于少蜡原油，但多数属于高含蜡原油（4）、按族组成分：烷烃原油烷—环烷族原油环烷—芳香族原油芳香族原油（二）、地层原油的溶解油气比（solution gas-oil ratio）1、定义定义一：在油藏温度和油藏压力条件下，地层油中所溶解的气量。
定义二：单位体积的地面原油在油藏条件下所溶解的气量，这种气体体积是指在标准状态下的体积。
定义三：地层油在一定温度和压力下进行脱气，脱气后计算为在该压力下单位体积地面油所溶解天然气的标准体积。
油藏的物理性质
大气压下天然气的粘度曲线
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。 高压下，气体的粘度具有类似于液态粘度的特点。
第一节
储层烃类的化学组成
少硫原油 含硫原油 <0.5% >0.5%
3、石油的分类
含硫量
少胶原油
< 8％
8～25％ >25％
胶质沥青质含量
少蜡原油
胶质原油 多胶原油 < 1％ 1～2％
含蜡量
含蜡原油
高含蜡原油 >2％
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。
3、 天然气的分类
组分 矿藏 c1 96.00 75.00 27.52 凝析气 c2 2.00 7.00 16.34 c3 0.60 4.50 29.18 c4 0.30 富气 ≥100g/m3 3.00 22.55 汽油蒸汽含量 c5 0.20 2.00 3.90 3 <100g/m c6 0.10 干气 2.50 0.47 + c7 0.80 6.00 0.04 100.00 100.00 100.00 ≥1g/m3 酸气 合计 Mg =27.472 Mg =38.568 硫含量 Mg=17.584 γg=0.607 γg=0.948 γg=1.331 净气 <1g/m3 注：Mg 表示天然气的视分子量,γg 为天然气的相对密度。
第五节 地层油的高压物性
高温 高压
溶解有大量的天然气
2.4 地层油的高压物性
2.溶解油气比与压力的关系 溶解油气比与压力的关系
Rs
●当压力大于饱和压力以后，溶 当压力大于饱和压力以后， 解油气比与原始溶解油气比相等， 解油气比与原始溶解油气比相等， 其值与压力无关。 其值与压力无关。
●当地层压力降至小于饱和压力
Pb
Pi P
二、地层油的溶解油气比（solution gas-oil ratio） 地层油的溶解油气比（ ）
1.定义：某一压力、温度下的地下含气原油， 某一压力、温度下的地下含气原油，
在地面进行一次脱气， 在地面进行一次脱气，将分离出的气体标准体积 与地面脱气油体积的比值就称为该压力、 与地面脱气油体积的比值就称为该压力、温度下 的地层油溶解油气比。单位， 的地层油溶解油气比。单位，标米3/米3
2.地层油的相对密度: 2.地层油的相对密度: 地层油的相对密度 定义:地层条件下油的密度与 水的密度之比。 定义:地层条件下油的密度与4oC水的密度之比。 水的密度之比 水的密度为1g/cm 4oC水的密度为1g/cm3.
按石油行业标准,地面油相对密度定义为:20oC时 按石油行业标准,地面油相对密度定义为: 的地面油密度与4 时的水密度之比,用符号γ 的地面油密度与4oC时的水密度之比,用符号γo表 示
K+ + Na+ 的毫克当量=阴离子毫克当量数的和- 除钾、钠 的毫克当量=阴离子毫克当量数的和- 除钾、
以外的阳离子的毫克当量数的和。 以外的阳离子的毫克当量数的和。
三、地层水的高压物性
1.天然气在地层水中的溶解度 天然气在地层水中的溶解度
1)定义：在地层压力和温度条件下，单位体积地面水所溶解的 定义：在地层压力和温度条件下， 定义
油层物理2-3
•
Z 是用气体状态方程计算实际气体PVT行为的关键。 是用气体状态方程计算实际气体PVT行为的关键。 类似于相态方程中的平衡常数K （类似于相态方程中的平衡常数K）
天然气的高压物性
（3）压缩因子Z 的求取 压缩因子Z
实验测定 图版法
第2章3节
① 实验测定
在温度T 在温度T下，依据状态方程有： 依据状态方程有： 在低压P 在低压P0下：P0V0 = nRT 在压力P 在压力P下：PV = ZnRT
油层物理
储层流体的物理特性
第二章
储层流体的物理性质 本章内容
§1 §2 §3 §4 §5 §6 油气藏烃类的相态特征 油气的分离与溶解 天然气的高压物性 地层原油的高压物性 地层水的高压物性 地层流体高压物性参数应用
第2章
储层流体的物理性质
§3 天然气的高压物性
天然气的最大特点是具有极大的压缩性。 天然气的最大特点是具有极大的压缩性。
→
Z = PV PV0 0
式中： 1at， 下的体积。 式中：P0＝1at，V0为T、P0下的体积。 → 据此式可测得各种气体不同T、P下的Z。 据此式可测得各种气体不同T 下的Z
天然气的高压物性
② 图版法
单组分气体： 单组分气体：Z－P图版 ——用实验测定的不同 ——用实验测定的不同T、P下的Z绘制 用实验测定的不同T 下的Z 混合气体： Z－Pr通用图版 混合气体： ——据对应状态原理用气体实测数据绘制 ——据对应状态原理用气体实测数据绘制
结论： 结论： PV Z = Zc ⋅ r r • 对比状态下，任何气体Z 相同： 对比状态下，任何气体Z 相同：
•
可用任意一种气体绘制Z 可用任意一种气体绘制Z－pr通用图版
油藏物理地层油水的性质公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件
五、 地层原油粘度
原油粘度主要影响原因有原油分子量、原油中非烃含量（即胶 质-沥青含量）、压力、温度 。
1、原油分子量越大，则粘度越高。 2、原油中非烃含量（即胶质-沥青含量）越高，则粘度越高。
第11页
3、 原油粘度对于温度改变是很敏感。温度提升，原油 粘度减少。
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50C时，500mPa.s 100C时，100mPa.s 8mPa.s/10C
(2)当地层压力减少到地面大气压时，油中溶解气所有脱出，Rs＝0；此时， Bg＝1，Bo＝1，故得出Bt＝1+Rsi，此时Bt为最大值。
(3)由于Bo、Bg、Rs均为压力P函数，Bt也是压力函数， Bt-P关系曲线如图 4—3中虚线所表示。
第6页
第四章 地层流体的高压物性
111
Petro-Physics 油层物理学
第38页
第六节 地层油、气高压物性参数测算
4、凝析气相图及物性测定 5、干气物性分析 6、试验数据匀整
（1）高于饱和压力时原油体积系数Bo匀整
（2）低于饱和压力时两相体积系数匀整
（3）天然气体积系数Bg匀整
第39页
第六节 地层油、气高压物性参数测算
在矿场实际中，最惯用办法是室内试验对原油和天然气高 压物性分析和实测，其分析流程简图如图4—14所表示。
2
Ca2+
20=40/2
3
H+
1=1/1
4
Fe3+
18.6=55.84/3
5
Fe2+
27.9=55.85/2
6
Mg2+
12.2
7
Na+
23
8
Sr2+
地质油藏知识
五、油、气、水的物理化学性质（一）地面原油性质1、原油全分析包括哪些项目？答：原油全分析包括：原油密度、粘度、凝固点、含蜡量、含硫量、胶质沥青质含量、含盐量的测定及馏程试验等。
2、什么叫原油密度？答：一般所称的原油比重，即原油相对密度。
常用20℃时一定量原油的重量与4℃时同体积纯水重量的比重，以“d420”来表示。
在国外文献中，常用的API比重。
它是（美国石油学会）的简写。
API比重与我国通用d420比重在数值上是相反的。
API度高者，d420则低。
API度和d420有下列关系：141.5API度= 131.560°F时的比重3、目前国际上对原油的品位标准分哪五类？答：分五类：重质油，原油密度﹥0.934中质油,原油密度0.855~0.934轻质油,原油密度﹤0.855凝析油，原油密度078~0.82挥发油,原油密度0.76~0.834、什么是原油的粘度？常用单位？答：原油的粘度就是原油流动的难易程度。
常用单位为厘泊或mPa·S。
5、凝固点？答：是指原油在冷凝过程中开始失去流动性时的温度。
凝固点高的原油，在常温下就会凝固，流动困难。
6、含硫量、含蜡量、胶质、沥青质含量对原油性质有何影响？答：含蜡量是指原油中石蜡和地蜡的数量，常用百分比表示，蜡的组成是高分子烷烃，熔点高，对原油凝固点影响很大。
渤海原油含蜡量偏高，相应凝固点也偏高。
硫化物属非烃化含物，渤海原油多属低硫原油。
原油含硫是一种有害杂质，硫化物对管道、油罐和炼塔腐蚀严重。
胶质和沥青质属原油的重组分，是非烃化含物比较集中的部分，它们的含量高，直接影响原油质量变差。
渤海重质原油中胶质、沥青质含量均高，主要是生物降解的结果。
（见表）（二）地层原油的物理性质（高压物性）1、什么是油层原始饱和压力？答：油藏处于原始状态时，溶解在原油中的天然气开始从原油中分离出第一个气泡时的压力，称为油层的原始饱和压力。
它是油层中从单相流动转变到油气混合物两相流动的一个重要界限，是油田开发和开采的基本数据之一。
第二章 储层流体的物理性质
第二章 储层流体物理性质2-1 地层天然气的物性气体为一种低粘度、低密度的均质流体，这种流体没有特定的体积，但可以扩散并完全充满所处的容器。
天然气是烃类和非烃类气体的混合物。
烃类通常是甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷和少量的己烷以及己烷以上的重质组分。
非烃类气体包括CO 2、H 2S 、N 2。
要解决气藏工程问题，就必须掌握气体的压力-体积-温度的PVT 之间的关系和气体的物理化学性质。
主要包括：（1） 表观相对分子量Ma ； （2） 相对密度rg ； （3） 压缩因子z ； （4） 密度ρg ； （5） 比容v ；（6） 等温气体压缩系数Cg ； （7） 天然气膨胀系数Eg ； （8） 体积系数Bg （9） 粘度ug 。
以上性质可以通过实验室测定，也可以通过广义数学公式来预测。
一、天然气的偏差系数（压缩因子）及密度 1、偏差系数（压缩因子）理想气体的状态方程：nRT PV = 天然气为实际气体：ZnRT PV =。
Z 为气体的偏差系数（压缩因子），它表示在某一温度和压力下，同一质量的真实气体与假设它在理想状态下的气体体积之比：idealactualV V Z =2、密度由RT M mZZnRT PV ==求得气体的密度：ZRTPM M m g ==ρ 3、表观相对分子量Ma这是天然气的主要性质，同时也是石油工程师感兴趣的性质。
气体混合物中y i 代表组分i 的摩尔分数，表观相对分子质量为：∑==ni i i a M y M 14、相对密度在标准温度Tsc(293K)和标准压力Psc （0.101MPa ）条件下，气体密度与干燥空气密度之比，即：（在标准条件下，气体与空气都可以用理想气体表示）97.2897.28/a air air airg g M MM M RTPM RT PM====ρργ 5、比容单位质量气体所占的体积。
ga PM RT m V v ρ1===6、拟对比压力和拟对比温度求Z压力较低时，用理想气体方程处理真实气体是方便的且令人满意的。