油层物理1-4 第四节 相态方程的基本概念
油层物理复习重点
第一章第一节油气藏烃类的相态特征油层：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。
油田：一个地区地下所有的油藏构成油田。
油藏流体：油藏中的石油、天然气和地层水。
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。
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。
P-T相图：表示体系压力、温度与相态的关系图。
1单组分烃P-T相图⑴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。
单组分烃特点：泡点压力=露点压力。
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。
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；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。
３多组分烃相图特点：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。
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：
油层物理知识点梳理总结
油层物理知识点梳理总结⼀．定义1. 临界点：单组分物质体系的临界点是该体系两相共存的最⾼压⼒和最⾼温度。
2. 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)。
3. 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)。
4. 接触分离（闪蒸分离）：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。
5. 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。
6. 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。
7. 地层油的溶解汽油⽐：把地层油在地⾯条件进⾏（⼀次）脱⽓，分离出的⽓体在标准条件（20度0.101MPa ）下的体积与地⾯脱⽓原油体积的⽐值。
定义2：1m3的地⾯脱⽓油，在油藏条件下所溶解的⽓体的标准体积。
8. 地层油相对密度：地层温度压⼒条件下的元有的相对密度（=地层条件下油密度/4度的⽔密度）。
“原油相对密度”--表⽰地⾯油相对密度。
9. 地层油的体积系数：原油在地下的体积与其在地⾯脱⽓后的体积之⽐。
10. 地层油的两相体积系数：油藏压⼒低于泡点压⼒时,在给定压⼒下地层油和其释放出⽓体的总体积与它在地⾯脱⽓后的体积之⽐11. 地层油的等温压缩系数：在温度⼀定的条件下,单位体积地层油随压⼒变化的体积变化率（P>Pb ） 12. 地层⽔的矿化度：表⽰地层⽔中⽆机盐量的多少，mg/L13. 地层⽔的体积系数：在地层温度、压⼒下地层⽔的体积与其在地⾯条件下的体积之⽐。
14. 地层⽔的压缩系数：在地层温度下，单位体积地层⽔的体积随压⼒变化的变化率 15. 地层⽔的粘度：反应在流动过程中⽔内部的摩擦阻⼒。
16. 渗透性：岩⽯中流体可以在孔隙中流动的性质。
油层物理定义及部分公式集合
Pore tortuosity （孔隙迂曲度） : It is the ratio of the actual distance (l) that a mass point flows along pore passages within rock to the apparent length of the rock (L) Porosity (孔隙度) : It is the ratio of the total void space in rock to the bulk volume of rock, expressed in percent. REV （表征性体积单元） ： It is the smallest rock’s volume that can represent the average characteristics of physical properties of the reservoir rock. C f (岩石压缩系数): It is defined as the reduction of pore volume within unit volume of rock as reservoir pressure decreases a unit pressure. Fluid saturation （流体饱和度） : It is defined as the percentage of pore volume which has been filled with some kind of fluids in the pore of reservoir rock. Q=(KA△p x 10)/uL (达西公式)
Chapter 2
Petroleum (石油):
It a mixture which is mainly composed of
油层物理所有名词解释
油层物理名词解释1.粒度组成：指构成砂岩的各种大小不同颗粒的百分含量，常用重量百分数表示。
2.岩石比面：单位体积岩石内岩石骨架的总表面积或孔隙内表面积。
3.孔隙度：岩石中孔隙体积Vp（或岩石中未被固体物质充填的空间体积）与岩石总体积Vb的比值。
4.孔喉比：孔隙直径与吼道直径的比值。
5.岩石绝对孔隙度:岩石的总孔隙度Va与岩石外表体积Vb之比。
6.岩石的有效孔隙体积：是指在一定压差下被油气饱和并参与渗流的连通孔隙体积。
7.岩石流动孔隙体积：是指在含油岩石中，流体能在其内流动的孔隙体积Vff。
相比有效孔隙度：排除了死孔隙和那些为毛管力所束缚的液体所占的孔隙，还排除了岩石表面液膜的体积。
8.岩石压缩系数：当油层压力每降低单位压力时，单位体积岩石中孔隙体积的缩小值。
9.地层综合弹性压缩系数：地层每下降单位压降时，单位体积岩石中孔隙及液体总的体积的变化值。
10.弹性可采储量：地层压力从原始地层压力Pi下降至原油泡点压力(饱和地层压力)Pb时，可采出的流体量。
11.饱和度：储层岩石孔隙中某种流体所占的体积百分数。
12.原始含油饱和度：油藏投入开发以前多测出的储层岩石孔隙空间中原始含油体积Voi与岩石孔隙体积Vp的比值。
13.原始含水饱和度/束缚水饱和度：油藏投入开发以前储层岩石孔隙空间中原始含水体积Vwi与岩石孔隙体积Vp的比值。
14.目前油气水饱和度：油田开发的不同时期，不同阶段所测得的油气水饱和度，也称为含油，含气，含水饱和度。
15.残余油饱和度：随着油田开发油层能量衰竭，即是经过注水后还会在地层孔隙中存在着尚未驱尽的原油，他在岩石孔隙中所占的体积分数。
16.岩石绝对渗透率：当岩石全部孔隙中百分百还有某种单相流体，并且流体与岩石不发生化学和物理的作用，发生层流流动时的渗透率。
17.达西定律：单位时间内流体通过多孔介质的流量与加在多孔介质两端的压力差和介质中的截面积成正比，与多孔介质的长度和液体的粘度成反比。
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
油层物理篇章重点
第一章重点1，油层物理的学科性质：油层物理学是以油层为研究对象，用物理和物理化学的方法研究与油气田勘探、开发有关的物理和物理化学现象的科学。
研究内容：储层流体的物理性质，储层岩石的物理性质，饱和多相流体的油藏岩石的渗流特性，油层物理研究方法与应用。
2，储层流体的含义：储层流体是指储存于岩石孔隙中的石油，天然气和水。
储层烃类的化学组成主要由烷烃，环烷烃和芳香烃构成。
3，露点是指温度（或压力）一定时，开始从气相中凝结出的第一批液滴时的压力（或温度）。
泡点是指温度(或压力)一定时，开始从液相中分离出的第一批气泡时的压力（或温度）。
4，多组分烃类的相图特征P13 5，五种典型油气藏相图特征6影响天然气在原油中溶解的因素：压力温度天然气的性质石油的性质。
7相态方程的建立p23 8，平衡常数k是指在一定压力和温度条件下，气液两相处于平衡时，体系中某组分在气相和液相中的分配比例。
9，三种脱气方式的特点：接触分离：分离出的气量较多，而且分离出的气较重，气里面含有较多的轻质油组分，气油比较高。
多级分离：分离出的气量小，获得的地面原油较多，其中轻质油含量较高。
测得的气油比较小。
微分分离：系统的组成不断变化，分离的级数远大于多级分离的级数，且每级分离出的气量较少。
10，天然气的高压物性计算。
11，压缩因子状态方程。
12，天然气的等温压缩系数：在等温条件下，单位体积气体的体积随压力的变化率。
体积系数：在地面标准状态下单位体积天然气在地层条件下的体积。
13，天然气的粘度变化规律：1）低压范围内，气体的粘度与压力无关，随温度的增加而增加，随气体相对分子质量的增大而减小。
2）高压下，气体粘度随压力增加而增加，随温度增加而减小，随气体相对分子质量的增加而增加。
14，地层油溶解气油比：地层油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体积的比值。
15，原油相对密度：地面油的相对密度。
16，地层油体积系数：原油在地下的体积与其在地面脱气后的体积之比。
油层物理各节重点
题型：名词解释简答题画图题计算题（平时成绩40%+考试成绩60%）第一章储层流体的高压物性第一节油气藏烃类的相态特性1、单、双、多组分体系的相态特征单组分体系：两点:临界点C,三相共存点T三线:饱和蒸汽压线,溶点线,升华线三区:气相区,液相区,固相区临界温度:高于该温度，无论施加多大压力，气体不可液化 .临界压力:高于此压力，无论温度多少，液体和气体不会同时存在.泡点压力:温度一定，开始从液相中分离出第一批气泡的压力.露点压力:温度一定，开始从气相凝析出第一批液滴的压力.泡点线: 是等温降压时体系出现第一批气泡的轨迹线。
露点线: 是等温升压时体系中出现的第一批液滴的轨迹线饱和蒸汽压线:单组分的饱和蒸汽压线为泡点线和露点线的共同轨迹.分析1----2 3-----4相态变化多组分体系：（1）双组分体系的相图不再是一条单调曲线，而是一开口的环形曲线.（2）双组分体系的临界点不再是两相共存的最高压力和温度点, 而是泡点线和露点线的对接点.（3）双组分体系的两相区介于两纯组分的饱和蒸汽压曲线之间, 且临界压力高于各组分的临界压力,但临界温度确界于两组分的临界温度之间.（4）两组分中哪个组分的含量占优势,露点线或泡点线就靠近哪一组分的饱和蒸汽压线。
（5）两组分的浓度越接近则两相区的面积越大，两组分的组成有一组分的含量占绝对优势，两相区就越窄长.（6）两组分系统中，组成系统的物质不同其临界点也不同，而且分子结构越相近的两组分，其临界点轨迹曲线越扁平。
如果两组的挥发性和分子量差别愈大时，临界点轨迹所包围的面积愈大，临界凝析压力也愈高.2、等温反凝析现象的解释当体系处于A点时体系为单一气相。
当压力降至B点时，由于压力下降，烃分子距离加大，因而分子引力下降，这时被气态轻烃分子吸引的(或分散到轻烃分子中的)液态重烃分子离析出来，因而产生了第一批液滴。
而当压力进一步下降到D点时，由于气态轻烃分子的距离进一步增大，分子引力进一步减弱，因而就把液态重烃分子全部离析出来，这时在体系中就凝析出最多的液态烃而形成凝析油。
油层物理
油层物理第一章油气在储层空隙中的特点P4典型油气藏划分及其特点P12油气藏的分类P13有关烃类相态的基本概念P15露点和泡点概念P16单组分体系的P-T相图P17-22典型油气藏相态特征：低收缩原油相图P23 高收缩原油相图P24 反常凝析其相图湿气相图干气相图P25天然气在原油中的溶解度天然气在是有种的溶解及其影响因素P27 油气分离的方式P38天然气的高压物性P46SK图版法P56天然气的等温压缩系数P67天然气的体积系数P70天然气粘度的定义P72地层原油的高压物性P85地层油体积系数P87地层油两相体积系数P88地层油的密度和相对密度P90地层油密度与压力关系P91地层水矿化度和硬度的定义P113苏林分类P114天然气在地层水中的溶解度P116第二章沉积岩分为碎屑岩和碳酸盐岩P126砂岩的力度组成的定义以及粒度组成的测定方法P127粒度组成的表示方法及其评价指标P130岩石比面的定义P135岩石比面的影响因素P137储层岩石的孔隙度的定义P145储层岩石的孔隙结构的定义P142岩石孔隙度的实验室方法P152储层岩石的压缩性P157岩石压缩系数P158孔隙压缩系数油藏的综合压缩系数弹性采油量定义P159储层岩石的渗透性P161达西定律P161Klinkenberg效应气体滑动效应的定义P167气体渗透率特点P168储层流体饱和度P187岩石的胶结物及胶结物类型P200-204第三章油藏流体的界面张力P234界面的吸附P241润湿的概念P244润湿的规律P245-246储层岩石润湿性的测定方法P251-253油水在岩石孔道中的分布P254油藏岩石的毛管力P257贾敏效应P264油水相对渗透率曲线P293绝对渗透率不同时相对渗透率曲线的形式P295 过渡带内饱和度分布示意图P317第四章采收率及其影响因素P328一次采油二次采油三次采油P329驱动方式及相应的驱油能量P329-330影响采收率的因素P335提高原油采收率方法简介P342。
油层物理教学大纲(杜建芬)全文剖析
可编辑修改精选全文完整版油层物理教学大纲（杜建芬）-西南石油大学油气田油气井考研内部题库《油层物理》教学大纲一、课程基本信息1、课程英文名称：Petrophysics2、课程类别：专业基础课程3、课程学时：总学时48，实验学时84、学分：35、先修课程：石油地质、物理化学、工程流体力学6、适用专业：石油工程、资源勘查工程及相关专业7、大纲执笔：石油工程教研室杜建芬8、大纲审批：石油工程学院学术委员会9、制定(修订)时间：2006.10二、课程的目的与任务：《油层物理》是石油工程、资源勘查工程等专业必修的一门重要的专业基础课，是一门建立在实验基础上的、实践性很强的课程，是学好其它后续专业课程如渗流力学、油藏工程、油藏数值模拟、采油工程、试井分析、保护储层技术、天然气工程、提高采收率等的非常关键的课程。
其主要目的与任务是培养学生的实验动手能力，掌握有关储层岩石和储层流体的基本物理性质以及多相流体在储层岩石中的基本渗流机理。
三、课程的基本要求：1、要求学生能准确理解、牢固掌握、正确运用本课程涉及到的基本概念、基本理论和基本方法。
2、要求学生掌握油层物理相应的实验技能，包括各种物性参数的实验测定原理，实验数据的处理方法等。
四、教学内容、要求及学时分配：(一)理论教学（42学时）绪论（2学时）教学内容：一、学科发展概况二、研究对象三、研究内容四、研究目的五、研究方法六、课程的特点和要求七、参考书●教学要求：了解油层物理的学科发展、研究对象、内容和方法，明确学习目和方法。
第一章储层岩石的物理特性（14学时）●教学内容及学时分配：第一节储层岩石的骨架性质（3学时）一、岩石的粒度组成二、岩石的比面第二节储层岩石的孔隙结构及孔隙性（4学时）一、储层岩石的孔隙结构二、岩石的孔隙度三、影响岩石孔隙度大小的因素四、岩石孔隙度的测定方法五、孔隙度与表征体积单元六、储层岩石的压缩性第三节储层岩石的流体饱和度（1学时）一、流体饱和度的概念二、几个重要的饱和度三、流体饱和度的测定方法第四节储层岩石的渗透性（3学时）一、达西定律及岩石的绝对渗透率二、岩石绝对渗透率的测定原理三、岩石渗透率的实验室测定四、影响岩石渗透率的因素五、岩石渗透率的估算第五节储层岩性参数的平均值处理方法（1学时）一、岩石物性参数的算术平均法二、岩石物性参数的加权平均法三、岩石物性参数的渗流方程平均法第六节储层岩石的其它物理性质（自学）一、储层岩石的热学性质二、储层岩石的导电性三、储层岩石的声学特性四、储层岩石的放射性第七节储层岩石的敏感性（2学时）一、胶结物及胶结类型二、胶结物中的敏感性矿物三、储层敏感性评价方法●教学要求：明确储层岩石的骨架结构和孔隙结构的复杂性；掌握各种岩石物性参数的基本定义、影响因素及测定方法；明确储层伤害机理及评价方法。
油层物理杨胜来油层物理学4H
《油层物理学》
第四章
第四章储层流体的高压物理性质
高压物性
第一节、地层油的高压物性
第二节、地层水的高压物性
第三节、地层油、气高压物性参数的测定与计算第四节、流体高压物性参数应用示例－－油气藏物质平衡方程
第一节地层油的高压物性参数
一、地层油的密度和相对密度
二、地层原油的溶解气油比
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
六、原油凝固点
地层油＝地层原油＝活油＝含气油
——处于原始油藏温度和压力时。
——处于高温高压（某一温度和压力)时。
地下原油
一. 地层油的密度和相对密度
oi
o oi V m =ρ)T ,P (V m )T ,P (o o o =ρ)
T ,P (i i oi ορρ=)atm 1,C 15()
T ,P (w o o ρργ=)atm 1,C 15()atm 1,C 15()
T ,P (w i
o w i i o i o ρρρργ=
=
51015202530350.650.700.751270o C 84o C
地层油密度（g /c m ）
3地下原油由于溶解有大量的天然气，因而其密度与地面脱气原油密度相比通常要低。
地下原油密度随温度的增加而下降。
随压力的变化关系比较复杂，以饱和压力为界，当压力小于饱和压力时，由于随压力增加，溶解的天然气量增加，因而原油密度减小；当压力高于饱和压力时，天然气已全部溶解，随压力增加原油受压缩，因而原油密度增大。
-物理化学课程讲义-第四章1
∆ vap H m dp ∆ vap H m = = dT TVm (g) T ( RT / p )
d ln p ∆ vap H m = 2 dT dT RT
∆ 这就是Clausius-Clapeyron 方程， vap H m是摩尔气化热。 假定 ∆ vap H m 的值与温度无关，积分得：
p A = p xA
* A
pB = p xB
* B
p = pA + pB理想的完全互溶双液系（2） p-x-y 图 这是 p-x 图的一种，把液相组成 x 和气相组成 y 画 在同一张图上。A和B的气相组成 yA和 yB 的求法如下：
pA y B = 1 − yA yA = p * * p = pA + pB = pA xA + pB xB
OC线
dp ∆ fus H m = dT T∆ fusV 斜率为负。
∆ fus H > 0, ∆ fusV < 0
4.5 二组分液相体系的相图及应用
•p-x图和T-x图 •理想的完全互溶双液系 •杠杆规则 •蒸馏（或精馏）原理 •非理想的完全互溶双液系 •部分互溶双液系 •不互溶的双液系—蒸气蒸馏
杠杆规则（Lever rule）
在T-x图的两相区，物系点C代表了体系总的组成 和温度。 通过C点作平行于横坐标 的等温线，与液相和气相线 分别交于D点和E点。DE线称 为等温连结线（tie line）。 落在DE线上所有物系点 的对应的液相和气相组成， 都由D点和E点的组成表示。
杠杆规则（Lever rule）
(2)压力平衡条件：达到平衡时各相的压力相等
油气烃类相态
油藏物理
第三章 油气藏烃类的相态和汽液平衡
气-水两相的相态变化（PVT筒中）
第三章 油气藏烃类的相态和汽液平衡
气-油-水三相的相态变化（PVT筒中）
第三章 油气藏烃类的相态和汽液平衡
凝析气的相态变化（PVT筒中）
第三章 油气藏烃类的相态和汽液平衡
第一节 油气藏烃类的相态特征 第二节 汽-液相平衡 第三节 油气体系中气体的溶解与分离
一、相态及其表示法
u露点压力(dew point pressure)
在温度一定的情况下，开始从气相中凝结出第 一滴液滴的压力
u临界点(critical point)
在临界状态下，共存的气、液相所有内涵性质
相等
u内涵性质(intensive property)
与物质的数量无关的性质，如粘度、密度、压 缩性等等
第二节 油气体系中气体的分离与溶解
油田开发是一个近似的等温过程 相态变化的本质是天然气在原油中的溶解和分离
u天然气从原油中的分离 本节内容 u天然气向原油中的溶解 u相态方程的建立 u相态方程的应用
第二节 油气体系中气体的分离与溶解
教学目的：
掌握气体的溶解和油气分离的物理过程 熟练掌握溶解和分离与油藏烃类的相态变化的关系以及相态方程 建立的基本原理 掌握平衡常数的概念和计算方法 了解收敛压力的物理意义 学会利用相态方程计算饱和压力、露点压力和气液平衡计算
（1）循环注气：采出的凝析
气分离后气体回注到油藏， 可以减缓压力的降低；
（2）注相邻气藏的干气
凝析气藏的开发方式：要求保持地层压力开采
第一节 油气藏烃类的相态特性
5. 相图的应用 确定油气藏的类型，分析油 藏状态和经历的开发过程
油层物理考前重点总结
第一章储层流体的物理性质1储层烃类系统的相态储层流体物性天然气地层水原油的高压油气的溶解与分离储层流体的特点：（1）高温高压，且石油中溶解有大量的烃类气体（2）随温度、压力的变化，油藏流体的物理性质也会发生变化。
同时会出现原油脱气、析蜡、地层水析盐或气体溶解等相态转化现象。
2烃类物质的组成是内因温度、压力是外因➢按流体的组成及相对密度的分类：（1）气藏：以干气CH4为主，含有少量乙烷、丙烷和丁烷。
➢（2）凝析气藏：含有甲烷到辛烷（C8）的烃类，在地下原始条件是气态，随着地层压力下降，或到地面后会凝析出液态烃。
➢（3）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。
➢（4）油藏：常分为带有气顶和无气顶的油藏，油藏中以液相烃为主。
不管有无气顶，油中都一定溶有气。
➢（5）重质油藏：又称稠油油藏，原油粘度高，相对密度大是该类油藏的特点。
➢（6）沥青油砂矿：相对密度大于1.00，原油粘度大于10000（mPa·s）者。
3双组分体系相图的特点：从低收缩油、高收缩油、凝析气、湿气至干气，油气混合物的相图有如下变化：(1) 临界点从右向左转移,这一规律与双组分体系是一致的；(2) 相图面积逐渐变小,油的两相区较开阔,气的两相区较狭窄；(3) 等液量线由在露点附近密集转变为在泡点线附近密集4亨利定律的物理意义：温度一定，气体在单位体积液体中的溶解量与压力成正比适用条件分子结构差异大、不易互溶的气液体系单组分气体在液体中的溶解。
2.天然气在石油中的溶解及其影响因素①天然气的组成天然气中重质组分愈多，相对密度愈大，其在原油中的溶解度也愈大。
②石油的组成相同的温度和压力下，同一种天然气在轻质油中的溶解度大于在重质油中的溶解度。
③温度随着温度的升高，天然气的溶解度下降④压力随着压力的升高，天然气的溶解度增大。
⑤脱气方式一次脱气测得的溶解度大，微分脱气小。
⑥在溶解过程中，天然气和石油的接触时间和接触面的大小，影响气体的溶解度。
《油层物理》教学大纲
教学大纲
参考学分：4 参考学时：64(含实验课学时) 参考实验学时：10
课程性质：必修
适用专业：石油工程专业
(1) 课程目的与任务
本课程是石油工程专业的一门专业基础课，其任务是通过各种教学环节，使学生掌握基本概念、基本理论、基本计算方法和基本实验技能，为后续课程学习及工作打下良好的基础。
应掌握油藏流体的物理性质（组成、相态、相平衡、高压物性等）；应理解、掌握油藏储层岩石的物理性质（孔、渗、饱、比面、压缩性等）；应理解、掌握界面现象、多孔介质中的多相渗流的机理（润湿性、毛管力、相对渗透率等）；应掌握上述知识在石油工程中的作用，掌握油藏及岩石物理参数测试过程及工程应用。
(2) 课程基本要求
1、掌握岩石、油、气、水基本物性参数的定义，测量方法，经验公式计算方法。
掌握油藏流体的物性及相态变化规律（组成、相态、相平衡、高压物性等）。
2、掌握油藏储层岩石的物理性质（孔、渗、饱、比面、压缩性等）及影响因素。
3、正确理解和掌握孔隙介质中的界面现象、毛管力、多相流体分布，掌握油、水、气多相流动机理，解释油藏工程中的一些基本现象。
4、理论联系实际，能够在油藏工程计算中正确运用岩石、油、气、水物性参数。
(3) 课程内容
(4) 学时分配（授课学时）
（5）实验课（10学时）
主要内容是原油粘度测定、岩石的孔、渗、饱测定，以及油气界面张力的测定实验等。
实验要求：验证所学的基本理论，观察实验中的物理现象。
掌握科学实验的基本方法和基本技能，提高动手能力。
油层物理1-4
储层岩石的流体饱和度
各相流体饱和度间的关系
∑Si＝100％ 或 ∑Si＝1， i＝o、w、g 100％
第1章4节
不同油气藏、不同含油气区，∑Si＝1的关系式不同。 的关系式不同。 不同油气藏、不同含油气区， 不同开采阶段， 的关系式不同。 不同开采阶段，∑Si＝1的关系式不同。
• 油藏(油区)：So＋Sw＝1 油藏(油区) • 气藏(气区)：Sg＋Sw＝1 气藏(气区) • 油气藏三相共存区：So＋Sg＋Sw＝1 油气藏三相共存区：
储层岩石的流体饱和度
束缚水饱和度与岩石类型的关系 一般而言，砂岩储层的Swi具有如下特征： 一般而言，砂岩储层的S 具有如下特征：
第1章4节
岩石颗粒越细、孔隙越小、孔渗越低， 岩石颗粒越细、孔隙越小、孔渗越低，束缚水 饱和度S 越高；反之越低。 饱和度Swi越高；反之越低。
例如，砂岩储层Swi范围：15-50％左右； 例如，砂岩储层S 范围：15-50％左右；
第1章4节
流体饱和度直接关系到对油气藏规模、 流体饱和度直接关系到对油气藏规模、 开采效益及经济价值等重要内容的评价。 开采效益及经济价值等重要内容的评价 。
储层岩石的流体饱和度
第1章4节
本节内容
储层流体饱和度概念 流体饱和度的影响因素 流体饱和度的实验室测定
储层岩石的流体饱和度
一、流体饱和度（Si）定义 流体饱和度（
储层岩石的流体饱和度
1. 常压干馏法（又称蒸发法、热解法） 又称蒸发法、热解法）
原理：加热蒸出岩心中的流体， 原理：加热蒸出岩心中的流体，直接测量
蒸出流体的体积，计算So、Sw。 蒸出流体的体积，计算S
第1章4节
特点： 特点：
简单。 简单。 存在油V 测定误差（ 存在油Vo测定误差（可＞30％） 30％） ——干馏中蒸发损失 结焦及裂解； ——干馏中蒸发损失、结焦及裂解； 干馏中蒸发损失、 存在水V 存在水Vw测定误差 ——温度过高导致岩石结晶水蒸出。 ——温度过高导致岩石结晶水蒸出。 温度过高导致岩石结晶水蒸出
油层物理1-4 第四节 相态方程的基本概念
13
两个体系： 1.收敛压力7.0MPa 2.收敛压力35.0MPa P<0.7MPa时，组分C2～C6的 曲线几乎重合。即：两个体系 中相应组分的平衡常数相同。
的量为Ng；则：
Nl N g 1(mol)
体系物质平衡 (1) 方程
如果油气体系中有m个组分,任一组分在气相中的
摩尔分数为yi,在液相中的摩尔分数为xi,在体系中
的摩尔分数为ni,则：
组分物质 平衡方程
ni xi Nl yi N g
(2)
3
相态方程的建立
联立 (1)式和(2)式有：
8
Ki求取方法
①拉乌尔和道尔顿定律（理想溶液）
理想溶液：
• 低压、低温状态，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：某一组分在气相中的分压等于该组分在液相中的摩尔分 数与该纯物质的蒸汽压之积。 0 i i i 道尔顿定律：气体混合物中某一组分的分压等于其摩尔分数与气相压 力之积。
m n ni i x 1 i i 1 i 1 ki ki 1N l i 1 ki m m
6
露点方程和泡点方程 （2）泡点方程
泡点压力定义为一个烃类系统在一定的温度下,
有无限小量的气相和大量的液相平衡共存的压力。亦 称饱和压力。
Nl 1
Ng 0
xi ni
m
m
式中
yi ki xi
平衡常数
5
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ω i—偏心因子(acentric factor)
Tri—对比温度(reduced temperature) pri—对比压力(reduced pressure)
★在油气体系相平衡计算中用于估计Ki的初值
状态方程法 (equation of state →EOS) 利用状态方程确定逸度或逸度系数，进而确定平衡常数
m
m
气液体系的相 态方程
ni ki yi 1 i 1 1 k 1N i 1 i g
m
m
式中
yi ki xi
平衡常数
5
露点方程和泡点方程
露点方程和泡点方程是特定压力点上的相态方程。 （1）露点方程
露点压力定义为一个烃类系统在一定的温度下, 以无限小量的液相和大量气相平衡共存的压力。
拉乌尔定律：某一组分在气相中的分压等于该组分在液相中的摩尔分 数与该纯物质的蒸汽压之积。 0 i i i 道尔顿定律：气体混合物中某一组分的分压等于其摩尔分数与气相压 力之积。
P x P
P i yi P T
yi Pi xi PT
0
9
Ki求取方法
②实验测定 方法：对已知组成的体系,在各种不同的气液平 衡条件下(压力、温度),分别实验测定气相、液 相各组分的摩尔数,按公式ki =yi/xi计算平衡常数。 缺点：在高压(一般高于5MPa)下,混合物体系 的组成影响平衡常数的精度。 高压下平衡常数不仅是压力、温度的函数,而且 也是体系组成的函数： ki =f(P,T,组成)
10
收敛压力 思路：假定组成体系各组分的平衡常数ki随压力升高至某一特定值 时,分别趋于1。不同组成的体系,其各组分的平衡常数趋近于1的特 定压力值不同。 随压力上升,混合物体系各组分的平衡常数逐渐趋近于(或收敛于)1 的点的压力称为收敛压力。
计算步骤： 混合物体系的临界压力 收敛压力
2
相态方程的建立
设：油气体系中液相和气相混合物的总物质的量 为1mol,在压力为P,温度为T时，两相达到热力 学平衡；液相中总物质的量为Nl；气相中总物质
的量为Ng；则：
Nl N g 1(mol)
体系物质平衡 (1) 方程
如果油气体系中有m个组分,任一组分在气相中的
摩尔分数为yi,在液相中的摩尔分数为xi,在体系中
有无限小量的气相和大量的液相平衡共存的压力。亦 称饱和压力。
Nl 1
Ng 0
xi ni
尽管体系中只有无限小量的气体,但气泡各组 分的摩尔分数之和为1。
m ni ki ni ki＝ 1 yi i 1 1 k 1N i 1 i 1 i g m m
7
Ki
矿场实际： 地面油气分离等一般操作压 力不高，各种不同收敛压力 下的平衡常数都相同。 所给收敛压力为35.0MPa图 版完全可以满足计算精度的 要求，尽可以放心使用。
对地层温度压力下的情况用 试算法。
14
经验公式法：
Wilson公式：
exp[ 5.37(1 i )(1 1 / Tri )] Ki pri
美国天然气协会 1957年出版了一套 lgk-lgP图版
查图版，确定平衡常数
11
曲线特点：在低压范围内每条曲线的 斜率几乎都等于-1。每条曲线与 k=1相交处的压力就等于该曲线所代 表组分在给定温度下的蒸气压。除甲 烷外,每条曲线的变化趋势均相同。 曲线的细微差别：部分纯物质的曲线 随压力变化只是趋于1,而不是收敛于 1。 因为当给定温度是体系的临界温度时, 则收敛压力即为该体系的临界压力。 但通常,一个体系所处的温度不是它 的临界温度,这时若压力增加,体系可 能出现泡点或露点,那么由实验则不 能测出收敛压力,只能由这些曲线的 变化趋势外推到平衡常数为1的点。 因此,该点的压力称视收敛压力。多 数情况下,在视收敛压力前的某一压 力下(如泡点压力或露点压力),体系 已出现单相状态,k值已无意义。
Ki
f iL iL f ig ig
f—逸度(fugacity)
φ —逸度系数(fugacity coefficient)
15
yi xi
二、平衡常数 Ki
平衡常数定义： 指体系中某组分在一定压力和温度条件下,气液 两相处于平衡时,该组分在气相和液相中的分配 比例。也称之为平衡比或分配系数。 yi Ki xi
8
Ki求取方法
①拉乌尔和道尔顿定律（理想溶液）
理想溶液：
• 低压、低温状态，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。
Nl 0
Ng 1
yi ni
虽然体系中只有无限小量液体,但该液体各组 分的摩尔分数之和为1。
m n ni i x 1 i i 1 i 1 ki ki 1N l i 1 ki m m
6
露点方程和泡点方程 （2）泡点方程
泡点压力定义为一个烃类系统在一定的温度下,
第一章
第四节 相态方程的基本概念
一、相态方程的建立
基本假设 (1)油气系统中液相、气相混合物的总量为1摩尔；
(2)在压力为P、温度为T时气液两相达到热力学平衡； (3)系统中液相物质的摩尔数为Nl，气相物质的摩尔数 为Ng； (4)油气系统中有m个组分； (5)任一组分 i 在气相中的浓度为yi，在液相中的浓度 为xi，在系统中的摩尔浓度为ni；
美国天然气协会发表了一套lgK～lgP曲线，其收敛压力分别为42、 56、70、210、280、350、700和1400kg/cm2（即2000psi）的 C1～C10的平衡常数图版供人们查用。
13
两个体系： 1.收敛压力7.0MPa 2.收敛压力35.0MPa P<0.7MPa时，组分C2～C6的 曲线几乎重合。即：两个体系 中相应组分的平衡常数相同。
的摩尔分数为ni,则：
组分物质 平衡方程
ni xi Nl yi N g
(2)
3
相态方程的建立
联立 (1)式和(2)式有：
yi ni xi N l xi 1 N l xi
令yi/xi=ki,并代入式(3)得：
任一组分i在 将(1)式Nl=1-Ng,代入(3)式中得： 气相中的浓度 表达式 nk
12
对应状态定律： 在两个体系中，只要这两个体系的组成为同族物，并在相同温度 下收敛压力相同，那么，在一个体系中某组分的平衡常数和该组 分在另一个体系中同温、同压下的平衡常数亦相同（不管该体系 是否由相同的数目和种类的组分组成）。
当油气系统的组成发生变化时，其图版所对应的收敛压力也会随之发 生变化， 油气系统的平衡常数应该是压力、温度和组成的函数，而组成对平衡 常数带来的差异可以用收敛压力的不同加以描述。
ni xi ki ki 1Nl
i i
(3) 任一组分i在液 相中的浓度表 达式 (4)
yi
1＋ki 1N g
(5)
4
相态方程的建立
在平衡条件下,烃类体系在气液两相中摩尔分数 之和等于1,则：
ni xi 1 i 1 k k 1N i 1 i i l