第四章-油层物理学4(H)
油层物理基础PPT课件
二 油层物理的研究对象
储运工程 采油工程 油藏工程
用户
对整个油气藏的认识
Gas
GOC
Oil
取一小块岩 心出来研究
WOC
Water
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三 油层物理学的研究内容
粒
基质
单间
重孔 介隙
裂缝
质介 质
溶洞
裂裂双 缝缝重 孔溶多 隙洞重 介介介 质质质
岩石骨架
孔隙(含有Gas、Oil、Water等)
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五 油层物理学与其它课程的关系
数学 物理学 有机化学 物理化学 表面化学 流体力学
油藏物理学
渗流力学 油藏工程 采油工艺原理 油藏数值模拟 现代试井分析 提高原油采收率原理 采油新技术 油井增产措施
自我体会：学好油藏物理是学好其它专业课程的基础！！！
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六 油层物理学的特点及学习方法
第一章 绪 论
一、 什么叫油层物理学? 二、 油层物理的研究对象. 三、 油层物理学的研究内容. 四、 油层物理学的发展历史. 五、 油层物理学与其它课程的关系. 六、 油层物理学的特点及学习方法. 七、 油层物理学的授课计划. 八、 主要参考书目. 九、 课堂要求及考核方式.
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一 什么叫油藏物理学?
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4 石油中的非烃类化合物
含氧化合物
环烷酸,脂肪酸,苯酚等Fra bibliotek石油含硫化合物
硫化氢,硫醇,硫醚,噻吩等
含氮化合物
吡咯,吡啶,喹啉,吲哚,咔唑等
胶质与沥青
高分子杂环硫,氧,氮化合物, 具有较高的表面活性
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5 原油的分子量、含蜡量及胶质、沥青含量
油层物理学
第一章油气藏流体的化学组成与性质储层流体：储存于油（气）藏中的石油、天然气和地层水。
石油中的烃类及相态石油主要由烷烃、环烷烃和芳香烃三种饱和烃类构成，原油中一般未发现非饱和烃类。
烷烃又称石蜡族烃，化学通式C n H2n+2，在常温常压（20℃，0.1MPa）下，C1~C4为气态，它们是天然气的主要成分；C5~C16是液态，它们是石油的主要成分；C17以上的烷烃为固态，即所谓石蜡。
烷烃：带有直链或支链，但没有任何环结构的饱和烃。
石油的化学组成石油中主要含碳、氢元素，也含有硫、氮、氧元素以及一些微量元素，一般碳、氢元素含量为95%~99%，硫、氮、氧总含量不超过1%~5%。
石油中的化合物可分为烃类化合物和非烃类化合物；烃类化合物主要为烷烃、环烷烃、芳香烃；非烃类化合物主要为各种含硫化合物、含氧化合物、含氮化合物以及兼含有硫、氮、氧的胶质和沥青质。
含蜡量：指在常温常压条件下原油中所含石蜡和地蜡的百分比。
胶质：指原油中分子量较大（约300~1000），含有氧、氮、硫等元素的多环芳香烃化合物，通常呈半固态分散状溶解于原油中。
胶质含量：原油中所含胶质的质量分数。
沥青质含量：原油中所含沥青质的质量分数。
含硫量：原油中所含硫（硫化物或硫单质）的百分数。
原油的物理性质及影响因素包括颜色、密度与相对密度、凝固点、粘度、闪点、荧光性、旋光性、导电率等。
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密度颜色变深。
凝固点与原油中的含蜡量、沥青胶质含量及轻质油含量等有关，轻质组分含量高，则凝固点低；重质组分含量高，尤其是石蜡含量高，则凝固点高。
原油的密度：单位体积原油的质量。
原油的相对密度：原油的密度（ρo）与某一温度和压力下的水的密度（ρw）之比。
我国和前苏联国家指1atm、20℃时原油密度与1atm、4℃纯水的密度之比，欧美国家则以1atm、60℉（15.6℃）时的原油与纯水的密度之比，γo欧美国家还使用API度凝固点：原油冷却过程中由流动态到失去流动性的临界温度点。
油层物理-杨胜来 油层物理学4(H)
《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oiooi V m =ρ)T ,P (V m )T ,P (o oo =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 io w i i o i o ρρρργ==51015202530350.650.700.751270oC84oC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。
二、地层原油的溶解气油比地层油的溶解气油比R si 是指单位体积地面原油在地层压力、温度下所溶有的天然气在标准状态下的体积。
osg si V /V R =sdo sc g s s )T ,P (V )T ,P (V )T ,P (R R ==地层压力高于饱和压力时的溶解气油比均为原始溶解气油比Rsi。
当地层压力降至低于饱和压力后，随着压力降低一部分气体已从地层原油中逸出，溶解于原油中的气量减少，故溶解气油比Rs减少。
如果将油、气加压溶解，则随着压力的增加，溶解气油比越来越大，当P＝P b (饱和压力)时，溶解气油比为Rsi，气体全部溶解完毕，压力继续增大直到原始典型的未饱和油藏的溶解曲线.我国油田名称R si(标) M3／m3大庆油田P层48.2 大港西区44 井M层37.3 胜利油田营一4井70.1 孤岛渤26—18井G层27.5 任丘油田Ps层7.0 玉门油田L层65.8应用：原始溶解气油比高：油藏弹性能量高。
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
油层物理西安石油大学吐血整理
油层物理学是研究储层岩石、岩石中的流体（油、气、水）以及流体在岩石中渗流机理的一门学科。
油层物理的研究内容①储油（气）岩石的物理性质（包括孔隙度、渗透率、饱和度、储层敏感性等）②油气藏中流体的物理性质（包括油、气、水的高压物理性质及油气相态变化规律）③饱和多相流体的油气层的物理性质及多相渗流机理④提高原油采收率的机理。
储层流体是指储存于地下储层中的石油、天然气和地层水。
石油的元素组成主要元素：C （83%~87%）、H（11%~14%）、次要元素硫（0.06% ~ 0.8%）、氮（0.02% ~ 1.7%）、氧（0.08% ~ 1.82%）微量元素：钒、铁、钴、镁、钙、铝石油的化学组成主要元素：C （83%~87%）、H（11%~14%）、O、N 硫（0.06% ~ 0.8%）、氮（0.02% ~ 1.7%）、氧（0.08% ~ 1.82%）微量元素：金属和其它非金属化合物：烃和非烃化合物烃类：烷烃、环烷烃、芳烃非烃：含O、N、S的化合物，胶质、沥青质天然气主要成分烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般有硫化氢、二氧化碳、氮和水气和少量一氧化碳及微量的稀有气体，如氦和氩等。
在标准状况下，甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以上为液体。
甲烷是最短和最轻的烃分子。
有机硫化物和硫化氢(H₂S)是常见的杂质石油天然气组成异同点在化学组成的特征上，天然气分子量小（小于20），结构简单，H/C原子比高（4～5），碳同位素的分馏作用显著。
石油的分子量大（75～275），结构也较复杂，H/C 原子比相对低（1.4～2.2），碳同位素的分馏作用比天然气弱.在化学结构上均为烃类。
描述石油的物理性质的指标（颜色、密度与相对密度、凝固点、粘度、荧光性、旋光性、闪点）油气藏分类根据烃类的组成、流体的相对密度①气藏（以CH4为主，占85%以上，C2到C4较少）②凝析气藏（以CH4为主，含有甲烷到辛烷（C8）的烃类，地下原始条件为气态，随压力下降或到地面后凝析油析出，γo=0.72～0.8）③挥发性油藏（临界油气藏）（含比C8重的烃类，构造上部接近于气，下部接近于油，油气无明显分解面，γo=0.7～0.8）④油藏（液态烃为主，油中溶有气）⑤重质油藏（稠油油藏）（粘度高，相对密度大）典型油气藏的汽油比和密度汽油比m3/m3 (天然气>18000，凝析气550~18000,轻质油250~550，黑油<250) 地面液体密度g/cm3（天然气0.70~0.80，凝析气0.72~0.82，轻质油0.76~0.83，黑油0.83~1.0）地层水是指油气层边部、底部、层间和层内的各种边水、底水、层间水及原油同层的束缚水的总称。
高等油藏物理 第4章-油层物理
B o i C e ( Pi Pb ) B o b (1 S w i )
2.1.2 天然水驱采收率
N N or N 1 S or B oi
1 S wi B o
2.1.3 气驱和溶解气驱采收率
N N or N 1 S or B oi
1 S wi B o
2.2 波及系数和洗油效率
1
or
S oi
S oi
2.2.3 原油采收率和波及系数、洗油效率的关系 ER=V采出/V原始 =[ V原始－(V未波及+V波及区剩余)]/ V原始 =( V波及－V波及区残余)/ V原始 =( AShSφSoi－AShSφSor)/( AhφSoi) =( AShS/Ah)×(1－Sor/Soi) =EV ED 显然，原油采收率是体积波及系数和洗油效率的
3.1 二氧化碳(Carbon dioxide flooding)驱
二氧化碳驱通常 分为两种：水驱二氧 化碳段塞和二氧化碳 水驱。
3.2 烃类气体混相驱
(1).干气混相过程 干气实现混相的条件 是油中必须含有足够的轻 烃组分和足够高的注入压 力。 (2).富气混相过程
(3).液化石油气混相过程
4 微生物采油
微生物采油：通过有选择地向油层注入微生物基 液和营养液，使得微生物就地繁殖生长，其代谢 产物与原油产生物化作用。
驱油机理：
⑴降低原油粘度，代谢产物中的CH4、H2、CO2、H2S 等气体使原油体积膨胀，代谢产物与原油互溶（乳 化），降低原油粘度。
⑵产生有机酸（表面活性剂），降低界面张力。
2.2.1 波及系数
被工作剂驱扫过的油藏体积百分数，称为波及系数， 或体积波及系数。
Ev As hs A h
油层物理(复习重点)
在地面脱气后的体积之比，用 Bo 表示，即： VOR——原油在压力 p、温度 T 下的体积，m3；
Bo=VOR/VOS
VOS——原油在地面条件下（0.1MPa，20ºC）脱气后的体积，m3. 油藏原始条件（p，T）下的体积系数称为地层原油体积系数，记为 Boi。 原油收缩系数★★
地层油由地下至地面脱气后，其体积必然变小，这种现象称为地层原油的收缩，收缩的
它们在地面脱气后原油体积之比，用符号 Bt 表示。
定义：所谓原油压缩系数是指地下原油体积随压力的变化率。
（2）当 p>ps 时，体积系数随压力的增加而降低。这 是由于地下原油受压缩，体积 Vf 缩小，故 Bo 也减小。 （3）当 p=ps 时，溶解气油比 Rs 最大，体积系数 Bo 也最大。
地下油、气两相体积系数★
地下油、气两相体积系数是指：当油层压力低
于饱和压力时，地层中原油和析出气体的总体积与
Bt=Bo+（Rsi-Rs）Bg Rsi——地层油原始溶解气油比 Rs——压力为 p 时的溶解气油比 Bg——分离出的气体体积系数 地层原油的压缩系数★★★
对比温度 Tr=T/Tc
p——绝对压力
pc——临界压力 T、Tc 同理
对比状态定律指出，所有纯气体在相同的对比压力和对比温度下，都具有相同的压缩因
子。
视临界压力 ppc=∑yipci 视临界温度 Tpc=∑yiTci 视对比压力 ppr=p/ppc=p/∑yipci 视对比温度 Tpr=T/Tpc=T/∑yiTci ★★★天然气的体积系数 Bg 定义为：一定量的天然气在油气层条件（某一 p、T）下的体积 VR 与其在地面标准状态下（20Oc,0.1MP）所占体积 VSC 之比，即：
空间。边界面可以是客观存在的固体界面，也可以是假设的概念界面。边界面可以是运动的，
油层物理学
油藏物理学——绪论
讲课思路
一. 学习油藏物理的重要性 二. 研究的对象及内容 三. 研究方法 四. 本课程的发展历程 五. 本课程与其他课程间的关系 六. 学习要求 七. 参考书
油藏物理学——绪论
讲课内容
绪论 第一章 储油岩石的物理性质 第二章 储层流体的高压物性 第三章 油藏岩石的渗流特征 第四章 提高原油采收率机理
讨论的内容：
主要介绍岩石的粒度及比面的基本概 念、测定方法以及它们之间的关系。
基本点：粒度、粒度组成、比面的基本概念； 重 点：分析及测定； 难 点：分析方法； 疑 点：其它性质（如胶结物）。
油藏物理学——岩石粒度组成与比面
一．岩石的粒度(granularity, particle size, grain size)、粒度的组成(granularity composition)：
a．原理 principle：
根据不同大小的颗粒在液体中具有不同的沉
降速度，其大小可按斯托克斯公式计算：
V
gd
2
（
s
1）
18 l
g :重力加速度cm/s2 ； d：颗粒直径cm；
ν：运动粘度cm2/s； ρs：颗粒密度g/cm3； ρl：液体密度 g/cm3； V：颗粒运动速度cm/s.
问题的提出：
砂岩储集层，其骨架是由性质不同、形状各 异、大小不等的砂岩颗粒经胶合而成，因此颗粒 的大小、形态、排列方式、胶结物的数量、性质 及胶结方式必将影响储集层的性质。而岩石的粒 度和比面是反映岩石骨架构成的最重要的指标， 也是划分储层、评价储层的重要物性参数。
油藏物理学——岩石粒度组成与比面
100
油层物理第三四章
研 究
第一节 油藏岩石的润湿性 和油水分布
1 润湿的概念 2 润湿滞后
3 油水在岩石孔道中的分布
1 润湿的概念
润湿是指液体在分子力作用下在固体表面的流 散现象；或指：当存在两种非混相流体时，其中某 一相流体沿固体表面延展或附着的倾向性。
液体对固体的润湿程度通常用润湿角(也称接触角)
表示。润湿角是指过三相周界点，对液滴界面所作切线与 液固界面所夹的角。
2 不同驱动方式和采收率
式中 EV——体积波及系数或简称波及系数；
第一节 油藏岩石的润湿性和油水分布
驱动方式不同，采收率也不同。
第二，开采技术研究
岩石亲油，毛管力是水驱油的阻力。
第二章 储层岩石的物理性质
目前，世界上广泛采用“EOR”这个术语来概括除天然能量采油和注水、注气采油以外的任何方法，而不管它使用在哪一个采油期，
1 润湿的概念
图3.2.1 油水对岩石表面的接触角
a一水湿，θ<90°；b一中间润湿性，θ=90°；c一油湿，θ>90°
按接触角(也称润湿角)定义，可得：
θ＝0°完全润湿； 也可称为：亲水性极强或强水湿；
θ<90° 润湿好；
亲水性好或水湿；
θ>90° 润湿不好
亲油性好或油湿；
θ=180°完全不润湿； 亲油性极强或强油湿；
也不管它使用何种方式(如驱替方法、单井吞吐等)。
可将其分为三段—初始段、中间平缓段和末端上翘段。
它是在注入水中添加各种化学剂，以改善水的驱油及波及性能，从而提高原油的采收率。
同时考虑波及程度及洗油效率两个因素时，原油采收率ER可为 ：
目前，世界上广泛采用“EOR”这个术语来概括除天然能量采油和注水、注气采油以外的任何方法，而不管它使用在哪一个采油期，
油层物理学 第四章 提高采收率原理与方法
主观因素体现了人们对驱油过程的影响能力； 主观因素的实现取决于人们对客观因素的认识程度。
第一节 采收率及其影响因素
四、影响采收率的因素 1、油层岩石宏观非均质的影响 平面非均质性：
实际油层是在水流冲刷过程中沉积形成的
顺水流方向与垂直水流方向的渗透率必然有差异 流体沿渗透率好的方向流动快
形成不轨则驱动前缘 注采井网安排不当
流度：流体的渗透率与其粘度之比。
＝ K
水油流度比：
M
驱动液流度 被驱动液流度
w o
K rw Sw o K ro Sw w
是饱和度的函数
第一节 采收率及其影响因素
四、影响采收率的因素 2、流度比的影响
M<1：有较规则的流动前缘，见 水波及系数可达70％左右；
M>2：出现明显的粘滞指进现 象，波及系数降低。
＝面积波及系数×厚度波及系数
第一节 采收率及其影响因素
四、波及系数与驱油效率
(二)驱油效率(displacement efficiency)
指在波及范围内驱替出的原油体积与工作剂波及的原油总体积之比
水驱油藏残余油的分布：
亲水岩藏： 大多以珠状形式被捕集在流通孔道中。 亲油岩藏： 存在于注入水未进入的较小的流通孔道中，而
原油总体积之比
到的体积与 Vsw－工作剂的驱替体积；
So－原始含油饱和度；
油藏总体积 之比
V－油藏总体积油饱和度； ED－洗油效率。
采收率是注入工作剂的体积波及系数与驱油效率的乘积
---计算采收率的方法
第一节 采收率及其影响因素
四、波及系数与驱油效率
(一)波及系数(sweep efficiency) 面积波及系数(areal sweep efficiency)：平面上工作剂驱 扫过的面积与油层总面积的比值 厚度波及系数(vertical sweep efficiency)：垂向上工作剂 驱扫过的油藏厚度面积与油层剖面面积之比 体积波及系数(volumetric sweep efficiency)
油层物理学：Section 4 Properties of Crude Oils
1. Solution gas-oil ratio Rs(溶解气油比)
Definition1:
Rs
Vg Vs
Rs= solution gas oil ratio, (standard)m3/m3;
Vg= the volume of gas separated from oil by flash
18.3×10-4
/
Rsi- initial gas-oil ratio.
Rp--producing gas-oil ratio, the ratio of accumulative gas production (at standard condition) to the accumulative oil production.
(m3) (Sm3)
2.3 Two phase formation volume factor(两相体积系数)Bt：
Bt is defined as the total volume
of the hydrocarbon system at the
prevailing pressure and
地面
temperature per unit volume of
the stock-tank oil.
Bt Boi
Bo
Pb
P
Vfg
Bt
Vfg Vf Vs
Rsi Rs
Bg BoVs =1m3
Vf
P≥Pb, Rsb-Rs=0, Bt=Bo.
If P=0.1MPa, Rs=0, Bg=1, Bo=1
Bt=1+Rsi
3. The density and Specific Gravity of crude oil
油层物理学：Section4 Properties of Natural Gas
three form: Mole fraction, yi :
yi
ni ni
At standard condition, the volume fraction is
Volume fraction,vi
:
vi
Vi Vi
equivalent to mole fraction.
Weight fraction, wi
2.1 The Ideal Gas Behavior(理想气体状态方程):
PV nRT ideal
The volume of molecules and the force between it can be neglected(忽略)
V = the volume of n moles of gas at temperature T and pressure p. R = a constant and is called the universal gas constant. It is the same for all gas.
(2) z-factor of Natural gas：
The Law of Corresponding States ：
All pure gases have the same z-factor at the same values of reduced pressure and reduced temperature.
ppc yiPci
Kay’s mixing rule
pseudoreduced temperature and pressure is(拟对比温度、压力)：
Tpr T Tpc
p
pr
p
p pc
《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。
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P＝Pb(饱和压力)时，溶解气油比为Rsi，气体全部溶解完毕，压力继续增大
直到原始地层压力，溶解气油比不再变化。
Petro-Physics 油层物理学 中国石油大学（北京）
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第四章
储层流体的高压物性
第一节
地层油的高压物性参数
应用： 原始溶解气油比高： 油藏弹性能量高。 油井中，举升能量充足。 自喷期长。
Petro-Physics 油层物理学 中国石油大学（北京）
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第四章
储层流体的高压物性
第一节
1000
地层油的高压物性参数
粘度，mPa.s
500
0 0 100 温度，℃ 200 300
图4-5 原油粘度与温度关系
50C时，500mPa.s 100C时，100mPa.s 8mPa.s/10C
Petro-Physics 油层物理学 中国石油大学（北京）
Petro-Physics
油层物理学
中国石油大学（北京）
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第四章
储层流体的高压物性
第一节
地层油的高压物性参数
三、 地层原油的体积系数
1、地层原油体积系数
原油地下体积系数，简称为原油体积系数，是原油在地下的体积(即地 层油体积)与其在地面脱气后的体积之比，用Bo表示，即：
Bo =
V oR P , T V os P , T
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第四章
储层流体的高压物性
第一节
地层油的高压物性参数
四、 地层原油的压缩系数
所谓地层原油压缩系数是指地层油体积随压力的变化的变化 率。在等温条件下原油的压缩系数定义为：
1 ∂V f 1 ΔV f 1 Vb − V f ( )T ≈ − ⋅ =− Co = − V f ∂P V f ΔP V f Pb − P
第一节
地层油的高压物性参数
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
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油层物理学
中国石油大学（北京）
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第四章
储层流体的高压物性
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
mo ρ oi = Voi mo ρ o ( P ,T ) = Vo ( P ,T )
o
＝Vos／Vf。用收缩系数乘以地层条件下的体积，可求得地面 脱气油体积；反之，用体积系数乘以地面脱气油体积，也可 求得地层油体积。这样很方便地进行地面油体积与地层油体 积的换算。 （2）收缩率定义为： β = (V f − Vos ) / V f = ( Bo − 1) / Bo
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Rsi (标) M3／m3 48.2 37.3 70.1 27.5 7.0 65.8
大庆油田 P 层 大港西区 44 井 M 层 胜利油田营 一4井 孤 岛 渤 26—18 井G层 任丘油田 Ps 层 玉门油田 L 层
7.3 10.35 9.6
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(1)当地层压力大于或等于饱和压力(即 P≥Pb)时， Rs＝Rsi，使 Rsi—Rs＝0，则 Bt＝Bob， 即两相体积系数等于单相油体积系数。 (2)当地层压力降低到地面大气压时，油中溶解气全部脱出，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的函数，Bt也是压力的函数， Bt-P关系曲线如图4—3中 虚线所示。 （4）Bt-P曲线只在P＜Pb时才存在，因为当P＞Pb时为单相油。 Petro-Physics 油层物理学 中国石油大学（北京）
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第四章
储层流体的高压物性
第一节
Bo Bt
地层油的高压物性参数
Bt
B ob
Bo
0.1
Pb
两相体积系数 单相油体积系数
Pi
图4—3
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地层油Bo、Bt与P的关系
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储层流体的高压物性
第一节
通常要低。
地层油的高压物性参数
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 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。
地层油的高压物性参数
原油的化学组成是决定粘度高低的内因，是原油粘度的主要影响因素。 一般地说，原油的分子量越大，则粘度越高（图4—4），原油中非烃含量 （即胶质-沥青含量）的多少对原油粘度有着重大的影响
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储层流体的高压物性
第一节
10000 1000
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第四章
储层流体的高压物性
第一节
地层油的高压物性参数
压力对地层原油粘度的影响（见图4—6），以饱和压 力Pb为界，在不同区间段压力对粘度的影响不同。
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第四章
储层流体的高压物性
第一节
六、原油凝固点
地层油的高压物性参数
原油的凝固点是指原油冷却由流动态到失去流动性 的临界温度点。 石蜡的初始结晶温度，随溶解气量的增加而降低。
ρ oi = ρο( Pi ,Ti )
ρ o ( Pi , Ti ) ρoi
γo =
ρ w ( 15C ,1atm )
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ρo ( P ,T )
γ oi =
ρ w ( 15C ,1atm )
=
ρ w ( 15C ,1atm )
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储层流体的高压物性
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储层流体的高压物性
第一节
地层油的高压物性参数
五、地层原油的粘度
地层原油粘度是石油工程计算中的重要参数之一。 它是影响油井产量的重要因素，有些原油由于粘度过大， 致使油井无法产油。
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储层流体的高压物性
第一节
1.5 地层原油的粘度
地层油的高压物性参数
相对密度0.9861原油
粘度，mPa.s
100 10 1
相对密度 0.8762原油
水 0.1 0 50 100 150 温度，℃ 200 250 300
图4-5 原油粘度与温度关系
原油粘度对于温度的变化是很敏感的。温度提高，原 油粘度降低。各种原油对温度的敏感性不同，对有些原油 温度升高l0℃，原油粘度降低约一半（见图4—5）。
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储层流体的高压物性
第一节
Bo Bt Bt
地层油的高压物性参数
(1)当地层压力大于或等于饱和 压力(即 P≥Pb)时， Rs＝Rsi，使 Rsi—
B ob
Bo
Rs＝0，则 Bt＝Bob，即两相体积系数
等于单相油体积系数。 (2)当地层压力降低到地面大气
0.1
Pb
两相体积系数 单相油体积系数
C 1 B ob − B = − Bo Pb − P
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o
o
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储层流体的高压物性
第一节
我国油田名称
地层油的高压物性参数
Bo 1.13 1.09 1.22 1.10 1.10 1.16 Co ×10—4MPa—1 7.7 7.3 — 国外油田名称 格比尔—玛利 (罗马尼亚) 米德兰· 范姆斯 诺斯(美国) 玻璃瓦油田 (委内瑞拉) 帕宾拉油田狄 姆砂层(加拿大) 阿加贾里 (伊朗) 北海油田埃克 菲斯克(挪威) Rsi (标)m3／m3 1.1 11.0 85.1 89.0 190.0 580.0 Bo 1.05 1.07 1.26 1.25 1.42 1.78
地层油密度（g/cm ）
3
0.75 1 0.70 70 C
o
0.65
84 C 0 5 10 15 20 25
o
2 30 35
压 力 （ MPa）
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储层流体的高压物性
第一节
地层油的高压物性参数
二、 地层原油的溶解气油比
地层油的溶解气油比Rsi是指单位体积地面原油在地层压 力、温度下所溶有的天然气在标准状态下的体积。
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第四章 储层流体的高压物理性质
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第四章 储层流体的高压物理性质
第一节、地层油的高压物性 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 第四节、流体高压物性参数应用示例 －－油气藏物质平衡方程 －－油气藏物质平衡方程
= Bo
= Bo ( P , T )
B
oi
(
P
i
, T
i
)
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