油藏工程 -2 --油气藏流体

三、相对密度 在地面标准条件下，天然气密度与空气密度的比 值，定义为天然气的相对密度，并用符号 g 表示。
gs g air
天然气的相对密度可以实验仪器测量，但更常用
的方法是计算得到。
三、相对密度(续)
PV ZnRT
PscV sc nRTsc
m PscV sc RTsc Mg
六、热膨胀系数(续) 真实气体状态方程
PV nRZT
Z V nRT p
(1)
(2)
由上式得：
微分得：
nR Z v T P (Z T T ) P
(3)
将上面(2)、(3)代入气体热膨胀系数定义式，即得：
1 1 z g T z T
二、偏差因子(续)
拟对比压力：
P Ppr Ppc
Ppc x j Pcj Tpc x jTcj
拟对比温度：
T Tpr Tpc
二、偏差因子(续)
二、偏差因子(续) 如果没有测量气体的组成，而测量了气体的相对密 度，则还可以通过下图中的曲线，查出气体的拟临界压 力(Ppc)和拟临界温度(Tpc)。
P(2.1.24) Nhomakorabea七、粘度
天然气的粘度一般很低，为 10 － 1 ～10 － 3 mPas ，矿场一般不 进行测量，而是采用 A.L.Lee和M.H.Gonzalez的经验公式计算。
g 10 4 K exp( X Y g)
其中：
K 2.6832 102 (470 M g ) T 1.5 116.111 10.5556 M g T
缩油的收缩率则大于。当收缩率大于50％时，地层原
油开采到地面后大部分变成了气体，该种原油称作挥 发性原油。
五、溶解气油比 原油的溶解气油比定义为某个压力下原油溶解的
地面条件下的气体体积与地面脱气原油体积的比值。
Rs
Rsi
Vgs Vos
Sm3/Sm3 Dimensionless/Dless
原始地层压力下的溶解气油比；
示。溶解系数近似为溶解气油比曲线的斜率。
表
六、原油密度 对于特定的油藏，地面脱气原油的密度基本上 为一常数。但是，地层原油的密度将随压力变化而 变化。
os
o
ob
Pb
P
从上图可知：地层原油密度在 ob ~ os 之间变化。
六、原油密度(续)
地层原油密度一般不进行直接的测量，而是通
轻质油
中质油
重质油 超重原油
二、相对密度(续) 西方国家习惯用API相对密度，用符号 API 表示， 单位为 oAPI，
与 API
的换算关系为： o
141.5 o 131.5 API
从上式可以看出：API相对密度的数值越小，表
明原油就越重。
三、饱和压力 饱和压力：指原油饱和气体时的压力
C2-C6 C7+(主)
中间组分
重质组分
胶质+沥青质
石蜡
硫 杂质… 决定原油的性质
特征组分：重烃含量(C7+)
二、相对密度 在地面标准条件下，脱气原油密度与水密度的比
值，定义为原油的相对密度，并用符号 o 表示。
os o ws
原油的相对密度常通过实验测量得到。
根据相对密度分类
o <0.85 o =0.85~0.95 o >0.95 o >1
表示。
Bt
Vo Vg Vos
四、体积系数(续) 原始地层条件下原油中溶解气的体积（地面体积）：
Vos Rsi
压力降为 P 时原油中溶解气的体积（地面体积）：
Vos Rs
自由气的地面体积：
自由气的地下体积：
Vos Rsi Vos Rs
Vg ( Rsi Rs ) Vos Bg
C 1 ( 主) C2- C6 C7+(微) N2 CO2 H2S
He
二、偏差因子
一定数量的天然气，在相同压力温度下，实际体积和
理想体积之比。（度量真实气体与理想气体性质的偏差）
PV ZnRT
实验测定： Z PV
注意各参数单位
nRT
经验关系式
图版确定：Standing—Katz图版
四、体积系数 原油的(单相)体积系数定义为某个压力下的地
下原油体积与地面脱气原油的体积的比值。
Vo Bo Vos
Boi Bob
Rm3/Sm3 Dimensionless/Dless
原始地层条件下的原油体积系数； 饱和压力时的原油体积系数。
四、体积系数(续)
两相体积系数
当地层压力低于饱和压力后，由于原油脱气，地层中将出现油、 气两相。引进油气两相体积系数来描述地层中油气两相总体积与地 面脱气油体积的关系。 油气两相体积系数：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其在地面脱气后的原油体积之比，用符号Bt
Rsb
饱和压力时的溶解气油比；
显然地面条件下的溶解气油比等于0。
五、溶解气油比(续)
Rsi Rsb Rs
0
Pb
P
五、溶解气油比(续) 地层原油对天然气的溶解能力，除了用溶解气油 比的大小表示之外，还可以用天然气在原油中的溶解
系数来表示。
溶解系数定义为每增加单位压力，单位(地面)体
积原油中溶解的天然气体积(地面)，一般用符号
四、体积系数(续) (3)由于B0、Bg、Rs均为压力P的函数，故Bt也是压力 的函数。 (4) Bt-P曲线只在P<Pb时才存在，因为当P>Pb时仅存
在单一油相。
四、体积系数(续) 与天然气不同，原油的体积系数都是大于1的，
表明地层原油被采到地面之后体积都是变小的，原 油体积变小是因为气体脱出的原因所致。
t Bob
Psc
P
b
P
(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=Bo，即两相体积系数等于 单相原油体积系数； (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， B0=1，故得出Bt=1+Rsi，此
时Bt为最大值。
四、体积系数(续)
用Vo和Vos分别表示地下原油的体积和其在地面脱气
后的体积，根据上述油气两相体积系数的定义，则有：
Vo ( Rsi Rs ) Vos Bg Bt Vos
Vo ( Rsi Rs ) Bg Vos
Bo ( Rsi Rs ) Bg
四、体积系数(续)
1 Cg P
低压情形下，压缩系数一般在 100 ~ 1000 10 4 Mpa-1
六、热膨胀系数
定义：恒压条件下单位温度下的体积变化率。
1 V g V T P
代入气体状态方程，得：
1 1 z g T z T
P
可以看出：天然气的热膨胀系数与气体的温度成反比。地层温度 一般在20～200oC之间，因此热膨胀系数在 50 ~ 500 10 4 oC-1 之间变化。
三、相对密度(续)
m Psc M g gs Vsc RTsc
air
Psc M air RTsc

M g xjM j
g
Mg M air
M air 28.97kg / kmol
天然气的相对密度一般都小于1，只有少数溶解气 样品的比重可能大于1。气体的相对密度越小，气体的 分子量就越小，气体中的甲烷含量就越多。
P
四、体积系数(续)
从上式可以看出：天然气的体积系数随压力的升 高而降低，随温度的升高而升高。
天然气的体积系数通常很小，使用不方便，因此，
有时候采用膨胀系数来代替体积系数。膨胀系数为体 积系数的倒数。
Z T 1 P sc sc Bg Psc ZT
膨胀系数： E g
(10 2 ~ 103 )
五、压缩系数(续) 定义：恒温条件下单位压力下的体积变化率。
1 V Cg V P T
代入气体状态方程，得：
1 1 z Cg P z P T
可以看出：天然气的压缩系数与压力和偏差因子有关。
五、压缩系数(续) 真实气体状态方程
PV nRZT
Z V nRT p
(1)
(2)
由上式得：
微分得：
v 1 Z Z ) nRT ( 2 p p p p T
(3)
将上面(2)、(3)代入气体压缩系数定义式，即得：
1 1 z Cg P z P T
(2.1.21)
五、压缩系数(续) 对于理想气体，Z=1，因此，理想气体的压缩系数为：
Bt随压力变化的曲线见下图中红色线。
Bob Bt 1 Rsi
Bt Bob
Bt
Bob
Bos 1.0
1.0 Bo Bob
Psc
Pb
P
四、体积系数(续) 根据两相体积系数公式可以看出：
Bt B Bob
Bos 1.0
Bob Bt 1 Rsi 1.0 Bo Bob
可见，通过体积系数变化曲线或地层原油密度 变化曲线，就可以求出原油的压缩系数。
七、原油压缩系数(续)
若知道原油的压缩系数，则可根据下列公式计算 任意压力下的原油体积系数和密度：
B o B oi [1 c o ( Pi P )]
B o B ob [1 c o ( Pb P )]
o oi [1 c o ( Pi P )]
o ob [1 c o ( Pb P )]
七、原油压缩系数(续) 原油的压缩系数通常不是常数，而是随压力的增 大而减小的一个变量，但在一定的压力范围之内，通 常将其视为常数。
油藏工程原理
第二章 油气藏流体
油气藏中存在油、气、水三种流体，油和
气的性质比较接近，在一定条件下，油气之间
可以互相溶解，相态之间也可以互相转换。但
地层水与油气为非互溶流体。
油气藏流体的性质随环境条件的变化而变
化。
第一节 天然气性质
以烃类物质为主、并含有少量其它非烃类物质的 气体，称作天然气。 一、组成 烃类 天然气 非烃类 特征组分：甲烷
矿场上把原油体积变小的性质，称作原油的收
缩性。体积系数越大，原油的收缩性就越强。
根据收缩性分类
Bo < 1.5
低收缩原油
高收缩原油
Bo > 1.5
四、体积系数(续) 地层原油收缩性质的强弱，用收缩系数(率)进行 衡量。收缩率定义为原油体积的收缩百分数，用符号 S表示：
Boi 1 S Boi
显然，低收缩原油的收缩率小于33.33%,而高收
Pb 。
Psc
P
Pb
Pi
Vgs
Vg
Vos
(a) (b)
Vo
(c)
Vob
(d)
Voi
三、饱和压力(续) 泡点压力：指原油开始脱出气体时的压力。 饱和压力与泡点压力概念上不同，但数值相等，因 此矿场上一般不加区别，统一用符号Pb表示。泡点压力
是原油的一个重要特征参数，也往往是决定以何种方式
开采原油的一个重要依据。 饱和压力的测量一般在高温高压的PVT筒中进行。
过下式进行计算：
o ( os gs Rs ) Bo
七、原油压缩系数 单位压力的体积变化率，即为地层原油的压缩系数。
Vo co Vo P
T=const
dVo co Vo dP
压缩系数也可以表示为：
dBo co Bo dP
或
d o co o dP
四、体积系数 定义：等质量的天然气在地层条件下的体积与其在标
准条件下的体积之比，并用符号
Bg
表示。
ZnRT 地下体积： Vg P 地面体积： V Z sc nRTsc gs Psc
体积系数： Bg
Vg Vgs Psc ZT Z scTsc P
1
Bg
0
(10 2 ~ 10 3 )
mPa.s
54777 .78 X 0.01 (350 Mg) T
Y 0.2 (12 X )
103 M air P g g Z R T
第二节 原油性质 以烃类物质为主、并含有少量其它非烃类物质的 液体，称作原油。 一、组成
C1 轻质组分
烃类(主)
原油 非烃类(主)
思考题
Z 值等于1，大于1，小于1的物理含义？ i) 气体分子有体积，真实气体较理想气体难压缩； ii) 气体分子间引力，真实气体较理想气体易压缩；
Z 的大小反应 i) ii)综合作用效果。
Z >1 真实气体比理想气体难压缩，i)起主要作用；
Z <1 真实气体比理想气体易压缩，ii)起主要作用;
Z =1 真实气体与理想气体接近，i)与ii)平衡；