油层物理 第七章(油层液体物理性质)

时纯水单位体积的重量比，用
d
20 4
表示
。在欧美各国
则以
latm、60℉石
油与纯水单位体积的重量比，用 ro 表示。
在商业上常以API度（America Petroleum Institute——美国石 油学会）相对密度表示。它与60℉石油相对密度的关系，可用下式换 算：
API度 141 .5 131 .5 ro
50.0
1.15
13.0
96.7
1.28
21.8
216.7
1.68
40.5
506.0
2.62
61.9
45 1.09-1.15 8.3-13.0
地层石油溶解的天然气量越多，体积系就越大。
2、压力的影响
当压力小于饱和压力时， 随着压力的增加，溶解于石 油中的气量也随之增加，故 地层石油的体积系数随压力 的增高而增大。
Vo ——油层石油的体积（L）。
油层石油由于溶解有大量的天然气，因而其密度与地面
脱气石油密度相比有很大差别，通常要低百分之几到百
分之十几，有时还更低。
获取方法
•实验室测定（多数情况下） •计算 •查图
应用石油等温压缩系数计算高于饱和压力时的石油密度
分二步进行
第一步：先算出饱和压力下的石油密度 第二步：由压缩系数表达式求取
§2 油层石油的压缩系数
2、与地层温度的关系 某井平均石油压缩系数与温度关系 （据杨普华，1980）
地层温度 平均压缩系数（×10-5 1/ata）
20
9.1
105
24.7
126
28.9
随温度增加，压缩系数是增加的。
§2 油层石油的压缩系数
3、与地层压力的关系
不同压力区间地层油 的压缩系数 （据洪 世铎，1985）
dp
ps
0 d0
os
0
e[C0 ( p ps )]
0
os
C0 ( p ps ) ln 0 / os
已知泡点压力（ ps）与实际压力
（ p ）相对应的 C0 值后，即
可用该式计算高于泡点压力下的液 体密度
影响因素（变化规律）
1、它与地层温度关系——随温度的增加而下降。 2、与压力关系——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，因而石油密度减小；当压力高于饱 和压力时，由于随压力增加，没有天然气溶解，因而石油密度加大。
Pb Pb
Pb —饱和压力
§1 油层石油的相对密度和密度
二、石油的相对密度
石油的相对密度 d o 定义为石油的密度 o 与同一温度和 压力下水的密度w 之比，即：
do

o w
由于石油密度与水的密度单位相同，故相对密度似为一无因次量， 但在使用时并非如此，需要根据实际情况，按密度单位处理。
习惯上石油相对密度在我国和前苏联是指latm、20℃时石油与4℃
(m3/m3) 48.2
7 27.5
37.3
65.8
Co
(1/ata) 7.7×10-5 10.4×10-5 7.3×10-5
7.3×10-5
9.6×10-5
油田名称 （苏）罗马什金
Bo
1.17
R si
Co
(m3/m3) (1/ata)
58.1 11.4×10-5
（苏）杜玛兹Д1 1.131 60-70 9.5×10-5
§4 油层石油体积系数
地层石油以饱和压力为界，分为单相石油体积系数和两相石 油体积系数。
地层压力 ps
地层压力 ps B0变化不同
地层压力 ps
地层压力降低
p ps
p ps
p ps
目前地层 压力下 脱出的 气体体积
一、单相石油体积系数
地层石油单相体积系数是指地层压力高于或等于饱和压力时，地层石 油的体积与地面脱气石油体积之比值。
因压缩过程始终为等温过程，并以密度代替体积
代入压缩系数公式（等温压缩即为质量不变情况下的 体积的变化过程，故可用密度表示）（石油压缩系数 将在后面讲）：
C0

1
0
( 0
p
)T
上式中压力系数将随压力变化而变化，但在压力一定的合理变化范围内
可将压缩系数视为不变，这样对上式积分，为：
C0
p
Vo Vos Vo

Bo 1 100 % Bo
式中： Eo ——地下石油的收缩率（％）。
影响因素
地层石油的体积系数主要与溶解气量的多少有关，另外与压力、温 度和脱气方式有关
1、与溶解气量有关
表7-4
某些油田的溶解气量和体积系数
油田名称
油层温度
（℃）
赫列布诺夫卡（苏）
23
罗马什金（苏）
40
第七章 油层液体的物理性质
油层液体的物理性质是指处于高温、高压条件下原油与油 田水的物理性质。
由于高压和大量的天然气溶解于原油中，再加上高温使得 原油物理性质与地面脱气石油的物理性质有很大的差别。 对油层液体物理性质的研究，无论对储量计算、油（气） 层评价，还是对油田开发设计、动态分析以及提高石油采 收率都具有十分重要的意义。 原油一般呈棕褐色、黑褐色、黑绿色，也有黄色、棕黄色和浅 红色石油。原油颜色的不同，主要与原油中轻、重组分及胶质 和沥青质含量有关。胶质沥青质含量高则原油的颜色深。
阿赫蒂尔卡（苏）
58
新季米特里耶夫劳动保护克（苏） 103
爱尔克-茜齐（美）
82
大庆萨尔图
45
油层压力 （ata）
72 170 162 345 307 70-120
饱和压力 (ata)
72 85 152 238 238 64-110
溶解气量 体积系数 收缩率（%）
(m3/m3)
50.5
1.12
10.7
从华氏温度与摄氏温度的关系知道60℉＝15.6℃，而且4℃与
15.6℃水的密度也不尽相同。因此欧美各国的相对密度与我国和苏
联使用的相对密度（
d
20 4
）数值是不一样的，千万不要把这两者等
同起来，以免造成误差。
第七章 油层液体的物理性质 §1 油层石油的密度和相对密度 §2 油层石油的压缩系数 §3 油层石油的饱和压力 §4 油层石油体积系数 §5 油层石油的粘度
0.9
通过压缩系数公式计算油层石油的压缩系数
1、将概念表达式中的体积换成密度；并表示成为定温条件下的压缩过程 2、用对应状态形式表达（即换算成折算压缩系数、折算压力、折算温度
、折算密度）
Cr

1
r
( r
pr
) Tr
Cr C0 pc
C0 地层石油之压缩系数； pc 临界压力
若研究液态混合物，则相应地采用虚拟折算压缩系数、压力、温度、 折算密度：
地层压力大于饱和压力，天然气将全部溶于石油中，并处于单 相状态，地层石油未被石油饱和，叫未饱和或欠饱和油藏
当地层压力等于饱和压力，天然气正好全部溶于石油，并处于 单相状态，为饱和油藏。
饱和压力的影响因素
石油的重组分越多，密度越大，其饱和压力就越高； 饱和压力随温度升高而升高； 天然气的不同组分在同一石油中溶解时，饱和压力是不同的。
Д2
1.168 m3/t 9.7×10-5
（加拿大）帕宾那 （狄姆砂层）
1.247
89
/
(伊朗)阿贾加里 1.42 190
/
可以看出，地层油的压缩系数和地层石油中天然气的溶解度有密切关系， 溶解度大者，其压缩系数也大。
一般地层石油的压缩系数约10×10-5—140×10-5 l/ata，而地面脱气石油 的压缩系数约4×10-5—7×10-5 l/ata。脱气后压缩系数明显减少。
§2 油层石油的压缩系数
地层石油由于在一定压力下可溶解一定量的天然气而表现出具有 一定的弹性，弹性大小通常可以用压缩系数来表示。
压缩系数是指单位体积地层石油在压力改变一个大气压时体积的 变化率。
Co

1 Vo
dVo dp
公式中负号表示体积的变化与压力变化相反。
影响因素 （变化规律）
地层石油的压缩系数主要决定于石油和天然气的组成、溶解气 量以及压力和温度的条件。
C pr

1
pr
( pr
p pr
)Tpr
C pr C0 p pc
C0 地层石油之体积系数； ppc 虚拟临界压力
计算石油压缩系数时采用对应状态定律的解释
由于影响石油压缩系数的石油的组成，由于石油 是一种混合物，因此引入折算的概念，主要是为了压 缩系数计算中消除组成的影响。
关于临界状态的概念，在烃类体系的相态理论一 章中已经作了定义，石油的临界状态的含义与天然气 应该是一致的。
饱和压力是油藏开发的基本参数，必须在第一探批井中就认真取 样分析。
在油田开发时，应注意保持地层压力高于饱和压力，使烃类以单 相形式流动，否则将会增加油流的毛细管阻力（贾敏效应），降低原 油的采收率。
饱和压力的应用
1、可用饱和压力计算油藏形成的时间 2、进行油气运移研究。
根据油藏饱和压力值不同，可以确定油气运移的方 向。演化程度低的原油，重质组分高，粘度、密度 大，因而饱和压力高；演化程度高的原油，轻组分 含量高，粘度、密度小，饱和压力值低，因此油藏 饱和压力降低的方向就是原油运移的方向。
当压力等于饱和压力时， 溶解于石油中的天然气量最 多，这时地层石油的体积系 数最大。
饱和压力的确定
实验室用计量泵进行油气系统的降压脱气，根据脱 气时的P-V关系，可做成曲线，再根据曲线的拐点 （单相转化为二相）可求出系统的饱和压力
饱和压力
第七章 油层液体的物理性质 §1 油层石油的密度和相对密度 §2 油层石油的压缩系数 §3 油层石油的饱和压力 §4 油层石油体积系数 §5 油层石油的粘度