第3章 油藏流体高压物性的计算

T 1.8 t 273.15
c 2.4 0.2b
M g 28.97 g
多相管流理论与计算
4、天然气密度
g 3.4844
Z t 273.15
gP
103 3.4844
0.87
64.56kg/m3
多相管流理论与计算
第二节 油水高压物性的计算
溶解度。
多相管流理论与计算
② 压力
溶解气油比与压力的关系
③ 温度
T升高，Rs降低
多相管流理论与计算
(1) Standing公式
Rs
1.8t 32 A 0.0125API 0.00091
（2） Vasquez_Beggs公式（1980）
Rs c 145.03p 10 5.615
多相管流理论与计算
3 、天然气粘度
1965 年， Lee 等使用大量的 资料对他们最初提出的天然 气粘度计算公式进行了验证 和修改，得出如下公式：
其中，
a 9.4 0.02M g 209 19M g T T 1.5
g a exp b g 10
c


4
986 b 3 .5 0.01M g T
天然气的溶解曲线不是线性的
天然气在原油中溶解度典型曲线
先溶解重烃，曲线较陡；再溶解轻烃，曲线较直，斜率小。
多相管流理论与计算
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。
多相管流理论与计算
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
Rs ↗, μo ↘
T↗，μo↘
P↗, μ o ↘ P ↗, μ o↗
当P=Pb时，μo＝ μomin
μ
o
～P、T 关系
on 10x 1
地面脱气原油的粘度
多相管流理论与计算
x y1.8t 32
1.163
API y 3.0324 0.02023
B o Aon
Beggs 公式
（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。
多相管流理论与计算
第一节 天然气高压物性的计算
1、天然气的临界特性
(1)在已知天然气相对密度的前提下，可预测天然气的 临界特性： 天 然 气 的 临 界 特 性
伴生气
临界压力 p 67715 37.5 2 cr g g



(2) Cranmer方法
1.0467 0.5783 0.6123 2 r2 Z 1 0.3151 T T 3 r 0.5353 T r 0.6815T 3 r r r r
(1) Standing公式（1981）
泡点压力 Rs 4.188 Pb 0.1255 g

0.83
10a 1.4
141.5
1.8t 32 0.0125API a 0.00091
(2) Vasquez_Beggs公式(1980)
1 、 泡 点 压 力
API
o
131.5
泡点压力
Rs a 10 1.4 Pb 6.89810 5.615 c1 gs
3
c2
多相管流理论与计算
几个相关 系数
141.5 a c3 131.5 (1.8Tsep ) o
psep 5 gs g 1 5.91210 o 1.8T 273 32lg 0.791
系数 c1 、 c2 、 c3 表 系数
d o < 0.8762
> 30 API °
56.18
0.84246 10.393
d o 0.8762
g (2)在已知天然气的临界特性后，可预测天然气相对密度
g1 pcr 700.55 47.94
g 2 Tcr 175.59 307.97
e 120 yCO2 yH 2 S
多相管流理论与计算
g g1 g 2
yH 2 S
(3)当天然气 CO2 和 H 2 S 含量较高时，需要对临界特性进行校正
多相管流理论与计算
地层水粘度
w
e
1.0031.479102 321.8t 1.982105 321.8t
2
1000 4 5.18 10 Pa s

e
1.0031.47
油水混合物粘度
L o 1 fw w fw 1.765103 1 0.4
多相管流理论与计算
Vasquez_Beggs公式
12.61 5 C0 1433 28.075Rs 17.2(1.8t 32) 1180 gs / 10 p API
系数 C1 C 、 2 系数


C3 表 、
d o < 0.8762
d o 0.8762
1
7.9688p 1.410 5.615
API expc3 1 . 8 T
d o 0.8762
API 30
0．0362 1.0937 25.7240
g
A 1.2048
gs
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3 c2
c1 系数
系数
c2 c 3 、 、
表
d o < 0.8762
多相管流理论与计算
第三章 油藏流体高压物性的计算
dp v 2 dv g sin v dz 2D dz
自喷生产
常规有杆泵生产
多相管流理论与计算
压力梯度计算
dvm m v dp m g sin m vm m dZ dZ d 2
2 m
求解的关键是确定
② 溶解气油比
③ 温度
④ 压力
T ↑ ，Bo ↑
当P<Pb时， P ↓, Bo ↓
当P>Pb时， P ↓, Bo ↑ 当P=Pb时，Bo＝ Bomax
多相管流理论与计算
(1) Standing公式（1947）
C为校正系数 无实测资料取零
( P Pb )
(2) Vasquez_Beggs公式
Bo 0.9759 0.00012 F 1.2 C
1.0467 0.5783 0.6123 2 0.06423 5 Z 1 r 0.3051 T T 3 r 0.5353 T r T r r r r 0.6816 2 2 2 1 0 . 6845 exp 0 . 6845 r r r 3 Tr 对比密度 0.27Pr p T r 其中，对比温度 Tr T 对比压力 Pr pc ZTr c
Qo×Bo
Qo×Bo+Qw
Qt Ql Qg 6.82 104 m3/s
多相管流理论与计算
高压物性参数计算必要性： 在进行气液两相流动的有关计算中，常需要确定工作条 件下原油、天然气、水及其混合物的物性参数。客观地讲， 确定这些物性参数最根本、最精确的方法是实验测定。然而， 实际生产设计和计算中所遇到的原油、天然气及水的组成、 工作温度和工作压力等的范围都非常广泛，完全依赖实验方 法测定各种工况条件下的油、气、水及其混合物的物性参数 是很困难的。另外，过去曾一度建立和使用的许多物性参数 图版，也都难以适应目前广泛应用电子计算机进行工程计算 的要求。
API > 30
C1 C2
C3
2.622×10-3 1.100×10-5 7.507×10-9
API 30
2.620×10-3 1.751×10-5 -1.062×10-7
多相管流理论与计算
4 、原油粘度
影响因素分析： ①组成 轻烃组分所占比例↗, μo ↘
②溶解气油比
③温度 ④压力 当P<Pb时， 当P>Pb时，

y
0.9
CO2
15y
1.6
0.5 CO2
0.5 yH 2S

* Tcr Tcr e
* pcr pcr Tcr e Tcr yH2S 1 yH2S e



yCO2、yH 2 S —气体混合物中 CO2 和 H 2 S 的摩尔分数
多相管流理论与计算
多相管流理论与计算
1.175 饱和原 ob 0.5 g 油密度 5.615Rs 0.972 0.000147 1.251.8t 32
1000 o 1.205Rs g o
m、vm 及 m
多相管流理论与计算
已知某不饱和油藏单井生产时，地面油产量Qo，生产气油比 Rp，井口温度和压力分别为T0和p0，计算井筒中某点(压力和 温度为T和p)油相和气相实际体积流量。 气体的体积流量 原油的体积流量 液体的体积流量 总体积流量
Zp0T Qo ( R p Rs ) pT0
因此，为了便于利用电子计算机进行气液两相流动的计 算，建立原油、天然气、水及其混合物物性参数计算的相关 公式是非常必要的。
多相管流理论与计算
•油藏流体
石油 天然气 地层水
储层烃类：C、H
•油藏流体的特点：
油气在地层状态（高温高压）下的物 理性质称为油气的高压物性。
（1）高温高压，且石油中溶解有大量的烃类气体；
2.天然气的压缩因子
理想气体状态方程：
理想气体的假设条件： 1.气体分子无体积，是个质点； 2.气体分子间无作用力； 3.气体分子间是弹性碰撞；
PV ＝nRT
天然气处于高温、高压状态多组分混合物，不是理想气体 .
多相管流理论与计算
压缩因子：
一定温度和压力条件下，一定质量气体实际占有的体积与
在相同条件下理想气体占有的体积之比。
API > 30
0．0178 1.1870 23.9310
c1 c2
c3
多相管流理论与计算
3 、原油体积系数
地层油的体积系数又称原油地下体积系数，是指原油在地 下体积(即地层油体积)与其在地面脱气后的体积之比。
Bo
一般地，Bo>1。
Vf Vs
多相管流理论与计算
影响因素分析： ① 组成 轻烃组分所占比例↑ ，Bo ↑ Rs ↑, Bo ↑
2 g 12.5 g 临界温度 Tcr 168 325
2 p 706 51 . 7 11 . 1 临界压力 cr g g
凝析气
2 g 71.5 g 临界温度 Tcr 187 330
1 psi 6.894757 kpa
9 t F t C 32 5
g F 5.6146Rs o
0.5
1.251.8t 32
Bo 1 C1Rs 1.8t 28
API
gs
(C3 Rs C2 )
( P Pb )
Bo Bob exp C0 P P b
( P > Pb )
30 API °
27.62
0.914328 11.172
c1 c2
c3
多相管流理论与计算
定义：
2
溶 解 油 气 比
用接触脱气方法得到的地层原油所溶解气体的标
准体积与地面脱气原油的体积之比，标m3/m3。 原油溶解气油比影响因素:
① 油气性质 ② 压力 ③ 温度
多相管流理论与计算
① 油气性质影响
Z＝
V实际 V理想
V实际 ＝ nRT P
实际气体的状态方程：
PV ZnRT
多相管流理论与计算
压缩因子Z的物理意义： 实际气体与理想气体的差别。 Z<1 Z＝1 Z>1 实际气体较理想气体易压缩 实际气体成为理想气体 实际气体较理想气体难压缩
压缩因子Z可以由图版查得。
多相管流理论与计算
天然气压缩因子计算： (1) Dranchuk-Purvis-Robinson公式
饱和原油的粘度
A 10.7155.6146Rs 100
B 5.445.6146Rs 150
0.338
0.515
不饱和原油的粘度
p ob o p b
m
m C1 pC2 expC3 C4 p
C1 0.2628 C2 1.187 C3 11.513