中国石油大学地层油高压物性

中国石油大学渗流物理实验报告
实验日期: 成绩: 班级: 学号: 姓名: 教师: 张俨彬
同组者:
地层油高压物性测定实验
一．实验目的
1.掌握地层油高压物性仪的结构及工作原理。

2.掌握地层油的饱和压力、单次脱气的测定方法。

3.掌握地层油溶解气油比、体积系数、密度等参数的确定方法。

4.掌握落球法测量地层油粘度的原理及方法。

二．实验原理
(1) 绘制地层油的体积与压力的关系曲线，在泡点压力前后，曲线的斜率不同，拐点处对应的压力即为泡点压力。

(2) 使PVT筒内的压力保持在原始压力，保持压力不变，将PVT筒内一定量的地层油放入分离瓶中，记录放油的地下体积。

从量气瓶中测量分出气体体积，测量分离瓶中脱气油的体积，便可计算地层油的溶解气油比、体积系数等数据。

(3) 在地层条件下，钢球在光滑的盛有地层油的标准管中自由下落，通过记录钢球的下落时间，由下式计算原有的粘度：
μ＝k(ρ1-ρ2)t
其中—μ—原油动力粘度，mPa·s；
t—钢球下落时间，s；
ρ1，ρ2—钢球和原油的密度，g/cm；
k—粘度计常数。

三．实验流程
图1 高压物性实验流程图
四．实验步骤
（一）泡点压力的测定
1. 粗测泡点压力。

从地层压力起退泵降压（以恒定的速度退泵），并注意观察压力表指针变化，当压力表指针降低速度减慢或不下降甚至回升时，停止退泵。

压力表指针稳定后的压力数值即为粗测饱和压力值。

2. 细测泡点压力
(1) 升压至地层压力，让析出的气体完全溶解到油中。

从地层压力开始降压,每降低一定压力（如）记录压力稳定后的体积（注意升压、降压过程中应不断搅拌PVT筒）；
(2) 当压力降至泡点压力以下时，每降低一定体积（如3ml），记录稳定以后的压力(泡点压力前后至少安排四个测点)。

(3) 最后一点测完后，升压到地层压力，进行搅拌，使分出的气体重新溶解到原油中，为原油脱气做好准备。

（二）一次脱气
(1) 将PVT筒中的地层原油加压至地层压力，搅拌原油样品使温度、压力均衡，记录泵的读数。

(2) 取一个干燥清洁的油气分离瓶称重，记录其质量；
(3) 提起盐水瓶，将量气瓶充满饱和盐水。

(4) 将油气分离瓶安装在橡皮塞上，打开量气瓶上面阀门，缓慢打开放油阀门，保持PVT筒压力不变，排出一定体积的地层油，当量气瓶液面下降200mL左右时，关闭放油阀门，停止排油。

(5) 提升盐水瓶，使盐水瓶液面与量气瓶液面平齐，读取分离出的气体体积；
(6) 取下油气分离瓶，称重并记录脱气原油和油气分离瓶的总质量；
(7) 记录计量泵的读数；
(8) 记录室温和大气压力；
(9) 按上述步骤重复进行两次实验。

（三）地层油粘度的测量
（1）将地层油样转到落球粘度计的标准管中，用超级恒温水浴将温度保持在地层温度；
（2）转动落球粘度计上部朝下，使钢球吸到上部磁铁上；
（3）转动落球粘度计上部朝上，固定一个倾角。

打开开关，钢球开始下落，同时计时开始，当钢球落到底部时自动停止计时，记录钢球下落时间t。

重复试验3次以上，直到所测的时间基本相同为止。

（4）改变倾角，重复试验。

五．数据处理
1．原始数据记录表
表1 地层原油饱和压力测定原始记录
P= MPa
地层压力= 12 MPa ，地层温度= 40 ℃，粗测泡点压力
b
压力
12 10 8 6 4
MPa
泵读数cm3
体积差cm30 1 1 1 1 71 18 10 10 10 10
累积体积差
0 1 2 3 4 75 93 103 113 123 133
cm3
（1）计量泵初始泵读数为223 cm3
（2）PVT筒的容积为500 cm3
表2 地层油单次脱气实验原始记录
室温= ℃，大气压= 760 mmHg 脱气原油密度＝g/cm3脱出气体密度＝g/cm3
序号
计量泵刻度(cm3 ) 脱气油重量及体积
量气瓶
读数
g
V（ml）脱气前
1
N
（ml）
脱气后
2
N（ml）
地层油
体积
1
2
N
N-
（ml）
分离瓶
重量
1
G（g）
（分离瓶
+油）重
量
2
G（g）
脱气油
重量
1
2
G
G-
（g）
脱气油
体积
V（ml）
1 223 230 7 180
表3 落球法测地层油粘度实验原始记录
测定温度＝24 ℃，钢球密度＝g/cm3，地层原油密度＝g/cm3
粘度倾角常数＝
钢球下落时间（s）
2．泡点压力确定：
根据测定的一系列压力P和相应的累积体积差∆V（或地层油体积），绘制P-∆V 关系图，由曲线的拐点求出泡点压力值。

由图可得，泡点压力为p= 3．地层油物性参数计算：
（1）脱气原油体积V 0：根据脱气原油的质量G 0和密度ρor ，由下式计算地面脱气原油的体积：
V 0=G 0
ρor
= ÷ =（cm 3）
（2）分离出气体在标况下的体积V gsc ：
先计算室温条件下分出的气量V gL ：V gL =V g -V o ==
再用下式将室温下分出的气量折算成标况下(20℃，760毫米汞柱)的体积V gsc ： P sc V gsc 293=P L V gL
273+t L
式中：V g －量气瓶读数，cm 3； t L －室温，℃；
P sc 、P L －标准状况及室温对应的大气压力，mmHg 。

V gsc =293P L V gL /P sc /(273+t L )=293×760×760/(273+=
（3）地层油的溶解气油比R s ：
R s =V gsc V 0=÷= (cm 3/cm 3)
（4）地层原油体积系数B 0：
原始地层压力下的油体积系数：B oi =ΔN
V 0
=7 ÷=
式中：N -原油脱气前后泵的读数差，即地下原油体积。

（5）原油的收缩率E o ：
E o =B o -1B o
×100%=（）÷×100%=%
（6）地层原油的密度ρof ：
ρof ＝
G o +V gsc ρgsc
ΔN
＝+×/7=cm 3
式中：ρgsc —脱出气体在标准状况下的密度，g/cm 3。

4.原油的粘度：
t=t 1+t 2+t 3
3=（++）=（s ） μ＝k (ρ1-ρ2)t ＝× ×=·s
六、思考与总结
1、解释什么是地层油的泡点压力、溶解气油比、体积系数，本实验中各参数如何测定？
答：
（1）泡点压力：地层油的泡点压力是在恒温条件下逐步降低系统压力，当地层油开始汽化出现第一个汽泡时的压力。

（2）溶解汽油比：某一压力，温度下的地下含气原油，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油体积的比值就称为该压力，温度下的地层油溶解油气比。

（3）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。

（4）绘制地层油的体积随压力的关系，在泡点压力前后，曲线的斜率不同，拐点处对应的压力即为泡点压力。

使PVT 筒内的压力保持在原始压力，保持压力不变，将PVT 筒内一定量的地层油放入分离瓶中，记录放油的地下体积。

从量气瓶中测量分出气体体积，测量分离瓶中脱气油的体积，便可计算地层油的溶解气油比、体积系数等数据。

2、什么是地层油弹性压缩系数？结合本实验设计地层油压缩系数的获取方法，写
出地层油压缩系数计算公式，说明各参数如何确定，并求出12 MPa 至6 MPa 之间地层油
的平均压缩系数。

答：地层油弹性压缩系数：单位体积地层原油在压力改变一个大气压时体积的变化率。

设计方法：参照泡点压力的测定，在地层压力起退泵，压力表示数每降低，体积变化V’。

但V’很小，所以可以利用细测泡点压力的方法，取泡点压力以前的数据。

C o =-1B 0
B ob -B 0
P b
-P
计算公式：C=(V 1-V 2)×
V 1(p 1-p 2)
其中：C ：弹性压缩系数
V 1，V 2：起始体积，停止退泵体积mL p 1，p 2:起始压力，停止退泵压力MPa 所以C=(V 1-V 2)×
V 1(p 1-p 2)＝(163-160)×÷163÷(12-6)=
3、读取量气瓶中分离出的气体体积时，为什么要提升盐水瓶，使盐水瓶液面与量气瓶液面平齐？
答：使盐水瓶与量气瓶的液面压力相等。

如果不相平，液面高度差会造成压差，瓶内的气体或被压缩或膨胀就与实际体积不符，体积不符则计算得到的气体的量也不符。

所以要液面相平。

4、计算室温条件下分出的气量gL
V 时，为什么要从量气瓶读出的气体体积中减去脱
气油体积？
答：实验过程中，量气筒上部阀门打开，缓慢打开放油阀门，保持地层压力不变，此时会排出一定体积的地层油并且量气瓶液面下降，因此室温条件下分出的气量V gL 只是从量气瓶读出的气体体积中的一部分，还含有脱气原油体积。