第四章储层流体的高压物性

地面 Vgs s
Voi油藏原始条件下地层油体积 Vof ＝P时，地层油中分离出的
油的体积
Vgf ＝P≤Pb时, 从Voi中分离出的气体体积 Vgs为Vf体积地层油在地面分离出来气体体积 Vos为Vf体积地层油在地面脱气后体积
三、地层原油的体积系数 (2)Bt 的求取
Pi>Pb VPo>i Pb
Cw
1 Vw
Vw p
T
★Cw一般为3.7~5×10-4/MPa
Cw Co Cg
三、地层水的压缩系数
2. 影响Cw因素：
压力 P↑→Cw↓
温度 T<50℃, T Cw T>50℃, T Cw
天然气溶解度 Rw↑→Cw↑
矿化度 矿化度↑→Cw↓
三、地层水的压缩系数
3.Cw求取：图版法 查图版确定无溶解气时Cw； 查图版确定溶解气量Rw； 对Cw校正 根据溶解气量Rw查图版确定Cw的校正系数，对Cw校 正
原始溶解 气油比
三、地层原油的体积系数 1. 定义
原油在地下体积Vof与其在地面脱气后的体积Vos之比
Vof－地层油体积，m3
1 m3
Bo
V of V os
Vos－地面脱气油体积，(标)m3 Bo－地层油体积系数，(标)m3／m3
★Bo反映了地层油→地面后的体积变化幅度 在高压下，原油会受到压缩，但地层原油Bo＞1
本节重点 ➢ 地层油高压物性参数定义、影响因素及确定
方法 本节难点 ➢ 两相体积系数的定义及计算公式推导 ➢ 各高压物性参数的影响因素分析
二、地层油的密度和相对密度
1. 地层油密度
定义
地层油的密度是指单位体积地层油的质量
o
mo Vo
of os
ρo为地层油密度，kg/m3 mo为地层油质量，kg; Vf为地层油体积，m3
本节重点 地层水各高压物性参数的定义、影响因素及确定
方法
一、天然气在地层水中的溶解度 1. 定义 Rw：单位地面体积水在地层温度、压力下溶解的气量在标态下的体积
Rw Vg标 / Vws
式中：Rw－地层水中天然气溶解量，（标）m3／m3 Vg标－地层水中气量，（标）m3 Vws－地面水的体积；（标）m3
二、地层原油的溶解气油比
3. 溶解油气比Rs 与溶解度Rs 的区别 表达式不同
油气比Rs = 分出气V (标)／脱气油V (标) 溶解度Rs = 能溶解的气V (标)／油V (标) 物理意义不同 油气比——反映地层油溶解气的能力大小 溶解度——反应气在油中溶解的难易程度
二、地层原油的溶解气油比
★在地层P＞Pb时，Co才有意义
四、地层原油的压缩系数
2. 压缩系数Co 的求取
据Co 定义：
Co
1 Vof
( Vof P
)T
1 Vof
Vof P
P＝Pb 时，Vf＝Vb 为最大：
Co
1 Vof
Vob Vof Pob P
据Bo＝Vof／Vos 得：
——实验测定Co公式
Co
1 Bo
Bob Bo Pb P
溶解度主要取决于压力,随压力的 升高而升高 ，随温度变化不大
溶解度随含盐量上升天然气在 水中的溶解能力下降
即使很小，也可能形成水溶性气藏
二、地层水的体积系数
1. 定义 Bw：地层水在地下压力温度条件下的体积与其在地面条件下的体积之比值。
Bw
Vwf Vws
Bw－地层水体积系数,(标)m3／m3 Vwf－地层水体积，m3 Vws－地面水的体积,(标)m3
五、地层原油的粘度 1. 定义 μo：地层原油流动时，原油分子层间的内摩擦阻力 ★地层油粘度反映原油流动的难易程度 2. 影响地层原油粘度的因素
(1)原油组成的影响
➢ 重组分↑→μo↑ ➢ 胶质、沥青↑→μo↑
五、地层原油的粘度 (2)温度的影响：温度↗粘度↘
温度增加，液体分子运动速度增大，液体分子 间引力减小，粘度降低
★一般Bw=0.97～1.06，取Bw≈1.0
Bo Bw Bg
二、地层水的体积系数
2. 影响Bw 因素
压力 P↑→Bw↓
温度 T↑→Bw↑
天然气溶解度 Rw↑→Bw↑
矿化度：矿化度↑→Bw↓
三、地层水的压缩系数
1. 定义 Cw：当T=const时，单位体积地层水当压力改变单位压力时其体积的变化率
例 ： 一 油 藏 原 油 储 量 为 N( 地 面 )m3, 原 始 溶 解 气 油 比 Rsi(标m3/m3),求储气量G(标m3) ？
1 m3
解：G=NRsi (标m3)
二、地层原油的溶解气油比
2. 地层油溶解气油比Rs－P曲线特点
油藏原始条件下的Rs称原始溶解气油比Rsi P≥Pb：Rs＝Rsi P＜Pb：P↑→Rs↑
据实验结果统计,在一定的温度范围内,温度每升 高10℃，原油粘度约下降一半
热力采油方法提高石油采收率的主要机理就是 以提高温度大幅度降低原油粘度为基础的
原油粘度与温度的关系近似对 数曲线
五、地层原油的粘度 (3)溶解气的影响 Rs↑→ 液层的内摩擦力↓→μo↓
(4)压力的影响
➢ P＜Pb：P↑→μo↓ ➢ P＝Pb：μo最小 ➢ P＞Pb：P↑→μo↑
9
地层油的高压物性总结表
参数
组成(轻组分↗)
溶解气油比↗
温度↗
压力↗
P<Pb P=Pb P>Pb
密度
Rs
体积系数
等温压缩系 数
μo
↘ ↘ ↘ ↘ 最小 ↗
↗ ∕ ↘ ↗
R=Rsi
↗ ↗ ↗ ↗ 最大 ↘
↗ ↗ ↗ ↗ 最大 ↘
↘ ↘ ↘ ↘ 最小 ↗
习题
某实验室进行储层流体高压物性分析，在地层温度93.3℃和原始地层压力20MPa下，PVT筒内有 316cm3的油样。当筒内压力降到饱和压力17MPa时，筒内油样的体积为320cm3。当筒内压力降到 13.6MPa时，样品体积增加到335.2cm3，放出 4.1L气体后，筒内只剩单相原油303cm3。再将压力 降到 0.1MPa，温度降到20℃，排出16.4升气体,筒内原油体积为230cm3。
第四章储层流体的高压物性
1
2020/11/26
第四章 储层流体的高压物性
第一节 地层油的高压物性 第二节 地层水的高压物性
第一节 地层油的高压物性
地层原油的特点：处于地层的高温高压下，且溶解有 大量的天然气
本节内容 地层原油溶解气油比 地层原油密度和相对密度 地层原油体积系数 地层原油压缩系数 地层原油粘度
一、天然气在地层水中的溶解度 2. 影响Rw因素 压力
P↑→Rw↑ 温度：不明显
T<50℃, T Rw T>50℃, T Rw 矿化度 矿化度↑→Rw↓
★天然气在地层水中的溶解度极低
一、天然气在地层水中的溶解度 3. Rw的求取
Rw Rw'
用图(a)图版确定纯水中天然气的溶解度 用图(b)图版进行含盐量校正
掌握内容（全部）
1、概念 体积系数、压缩系数、溶解气油比、相对密度、两相体积系数 2、掌握溶解气油比随压力的变化规律； 3、掌握体积系数的变化规律 4、掌握影响原油粘度的因素和机理
第二节 地层水的高压物性 地层水的特点：处于地层的高温、高压下，溶解有大量的无机盐及少量烃类
本节内容 地层水的高压物性
由于溶解气的关系，地层油密度比地面脱气油密度小
二、地层油的密度和相对密度
1. 地层油密度
影响因素
组成: 轻组分↗， ρo ↘
溶解气油比： Rs↗，ρo↘；
温度:
T↗， ρo ↘；
压力:
P>Pb： P＝Pb： P<Pb：
P↗， ρo↗ ρo最小 P↗， ρo↘
二、地层油的密度和相对密度 2. 地层油的相对密度
压力大于饱和压力时，压力降低，体积膨胀，可以发挥弹性作用采油
降压
三、地层原油的体积系数 3. 地层油气两相体积系数Bt
(1) 定义
当P<Pb时,在给定压力下地层油和析出气体的总体积(两相体积)与它在地面脱气后的体积之比，常用符号 Bt表示
Pi>Pb Voi
P<Pb Vgf Vf
Bt
Vof Vgf Vos
→Bt=Bo+Rsi=1+Rsi（最大）
Bt Bo (Rsi Rs )Bg
四、地层原油的压缩系数
1. 定义 Co：温度一定时，当压力改变单位压力时，单位体积地层原油的体积变化率
Co
1 Vof
( Vof P
)T
Co－压缩系数，1／MPa Vf－地层原油体积
★Co表示每降低单位压力，单位体积原油膨胀具有的驱油能力；定量描述了地层油的弹性能大 小
——用Bo计算Co公式
四、地层原油的压缩系数 3. 影响Co 的因素 溶解气量：气油比Rs↑→Co 地层温度：T Co 地层压力：
➢ P＞Pb时，Co-P曲线才存在 ➢ P↑→Co↓→P＝Pb，Co最大
★掌握Co－P 曲线特点
地层的等温压缩系数不是定值,在不同压力区间上其数值不同 Co(脱气原油)=4~7×10-4/MPa Co(地层原油)=(10~140)×10-4/MPa
Cw Cw'
四、地层水的粘度 μw 反映地层水流动的难易程度
① 主要受温度影响：T↑粘度↓ ② 压力对影响不大 ③ 矿化度↑，粘度略有↑ 一般取地层水的粘度=1mPa.s(20-30℃)
1-0.1Mpa； 2-50Mpa
地层水粘度随压力增加,几 乎不变
g w o
1-纯水 2-矿化度60000mg/L
矿场上习惯使用地面油相对密度：20℃时的地面油密度与4℃时水密度之比, 用符号
d420或( o )
o
o 20 w4
当压力高于饱和压力时,地层油相对密度与地层油体积系数有较好的比例关系：
oi Bob ob Boi
API14.1513.15
o
二、地层原油的溶解气油比
1. 定义 单位体积地面原油在地层条件下所溶有的天然气在标准状态下的体积
曲线的形态不同： 油气比曲线有最大值平缓段 溶解度曲线无最大值 P≤Pb时，两者数值上相等：
油气比Rs＝溶解度Rs P>Pb时，数值上气油比Rs<溶解度Rs ★掌握地层原油Rs－P 曲线特点
二、地层原油的溶解气油比 4. 影响溶解气油比的因素
地层温度：T↑→Rs↓ 油层压力：
P≥Pb，Rs=Rsi； P＜Pb，P↓→Rs↓； 脱气方式 Rs(一级脱气)> Rs(多级脱气)
地层油气两相体积系数
Bt
Bo
( Rsi
Rs )Vs Bg Vs
Bt Bo (Rsi Rs )Bg
三、地层原油的体积系数
(3) Bt－P 曲线特点 Bt 在P≤Pb时才存在 P↓→Bt 快速↑ P＝Pb时，Rs= Rsi
Bt 最小：Btmin＝Bob
两相体积系数最小值等于单相体积系数最大值 P=1atm，Rs=0，Bg=1，Bo=1
谢谢
(溶解气＋ 热膨胀＞＞ 弹性压缩的影响)
三、地层原油的体积系数
2. 影响原油体积系数的因素 ➢溶解气量：油气比Rs↑→Bo↑ ➢地层温度：T↑→Bo↑(热膨胀) ➢地层压力：
P＜Pb：P↑→Bo↑（Rs↑） P＝Pb：Bo= Bomax最大 P＞Pb：P↑→Bo↓ （Rs=Rsi，P↑,油受到压缩）
P<Pb Vgf Vf
地面
Vgs Vos
Vgf ＝（地层油在原始Pi下溶解的气量 -目前P下溶解的气量)折算到目前地层P
Rs＝Vgs／Vos Bg=Vgf／Vgs
Bt
Vof Vgf Vs
Vof Vs
Vgf Vs
Bo
Vgf Vs
RsiVs
RsVs
＝（Rsi－Rs）Vs×Bg 将Vgf 带入Bt 式中有：
习题
试计算： (1) 原始溶解油气比 (2) 压力13.6MPa时原油两相体积系数 (3) 压力在20～17MPa区间原油平均压缩系数 (4) 原油原始单相体积系数 (5) 压力13.6MPa时溶解油气比 (6) 压力13.6MPa时原油单相体积系数 (7) 压力13.6MPa时气体体积系数 (8) 压力13.6MPa时气体压缩因子 (9) 压力17MPa时溶解油气比 (10) 压力17MPa时原油单相体积系数
Rs
V gs V os
1 m3
Rs—溶解气油比，标m3/m3
Vgs—原油在地面脱出气量，标m3
Vos—地面脱气油体积，m3
★Rs表示单位体积地面原油在地层条件下所溶解 的天然气量；度量了地层原油中溶解气量的多少
二、地层原油的溶解气油比 原始溶解气油比Rsi:原始状态下的溶解气油比 平均生产气油比Rp:累积产气量(标m3)与累积产油 量的比值