储层流体高压物性参数计算方法

哪些是储层流体高压物性参数？ 哪些是储层流体高压物性参数？
它们主要是指流体的粘度、相对密度、体积系数、 它们主要是指流体的粘度、相对密度、体积系数、 压缩系数、 压缩系数、分子量 、天然气的偏差因子 、原油的溶解 油气比和两相体积系数等等。 油气比和两相体积系数等等。
为什么要进行储层流体高压物性参数计算？ 为什么要进行储层流体高压物性参数计算？
1、拟临界压力ppc和拟临界温度 Tpc的计算 、拟临界压力p
计算方法一：组分分析方法
ppc = ∑yi pci
Tpc = ∑yiT ci
Mg = ∑yi Mi
表3 天然气中常见组分主要物理化学性质
临界温度 Tc，k 190.55 305.43 369.82 425.16 408.13 469.6 460.39 507.4 540.2 5.2 126.1 154.7 33.2 304.19 132.92 373.5 647.3 临界压力 pc，MPa 4.604 4.880 4.249 3.797 3.648 3.369 3.381 3.012 2.736 0.277 3.399 5.081 0.297 7.382 3.499 9.005 22.118 沸点，℃ 在0.101325MPa 下 -161.52 -88.58 -42.07 -0.49 -11.81 36.06 27.84 68.74 98.42 -268.93 -195.80 -182.962 -252.87 -78.51 -191.49 -60.31 100.00
ω = 66.67 ( yc + yH )0.9 −( yC + yH )1.6 +8⋅ 33 yH0⋅5 − yH4.0
[
]
(
)
修正后的拟临界压力和温度公式为: 修正后的拟临界压力和温度公式为:
* ppc = ppc (Tpc −ω) / Tpc + yH (1− yH )ω
∗ Tpc = Tpc −ω
注意：上式是对于纯天然气适用，而对于含非烃CO 注意：上式是对于纯天然气适用，而对于含非烃CO2 、H2S 等可以用Wichert Aziz修正 Wichert和 修正。 等可以用Wichert和Aziz修正。
注意：上式是对于纯天然气适用，而对于含非烃CO 注意：上式是对于纯天然气适用，而对于含非烃CO2 、 等可以用Wichert Aziz修正 修正常数的计算公式为: Wichert和 修正。 H2S 等可以用Wichert和Aziz修正。修正常数的计算公式为:
Cg = 1 ρ ∂Z ppc ppr 1 + r Z ∂ρr
式中： 式中：
∂Z 1 5 2 2 2 4 2 = 5aρr + 2bρr + cρr + 2eρr (1+ fρr − f 2ρr ) ⋅ exp(− fρr ) ∂ρr ρrTpr
[
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5、天然气的体积系数
天然气的体积系数就是指在地层条件下， 天然气的体积系数就是指在地层条件下，某一摩尔气体 占有的实际体积， 占有的实际体积，除以在地面标准条件下同样摩尔量气体占 有的体积，由下式表示： 有的体积，由下式表示： pscZTf VR B = = g V pZscT sc sc 在实际计算时，通常取 在实际计算时，通常取Zsc=1.0，而当 sc=0.101MPa， ，而当P ， Tsc=293K时，由上式得： 时 由上式得：
Bg = 3⋅ 447 ×10
−4
ZTf P
6、天然气的粘度
流体的粘度被定义为流体中任一点上单位面积的剪 流体的粘度被定义为流体中任一点上单位面积的剪 应力与速度梯度的比值，它是流体(气体或液体 气体或液体)内摩擦而 应力与速度梯度的比值，它是流体 气体或液体 内摩擦而 引起的阻力。因此， 引起的阻力。因此，天然气的粘度即为天然气内部某一部 分相对于另一部分流动时摩擦阻力的量度。 分相对于另一部分流动时摩擦阻力的量度。 作为一种混合气体的天然气，其粘度与压力、温度 作为一种混合气体的天然气，其粘度与压力、 和组成有关。 和组成有关。天然气粘度的大小对于它在地层中或管路中 的流动计算是很重要和必备的参数。 的流动计算是很重要和必备的参数。粘度的高低表明流体 流动的难易，粘度愈大，流动阻力愈大，流动越难。 流动的难易，粘度愈大，流动阻力愈大，流动越难。
组分名称 甲 烷 乙 烷 丙 烷 正丁烷 异丁烷 正戊烷 异戊烷 己 烷 庚 烷 氦 氮 氧 氢 二氧化碳 一氧化碳 硫化氢 水 汽
分子式 CH4 C2H6 C3H8 n-C4H10 i-C4H10 n-C5H12 i-C5H12 C6H14 C7H16 He N2 O2 H2 CO2 CO H2S H2O
f ρr k+1 k ρr = ρr − k f ′ ρr
k
( ) ( )
ρr =
0⋅ 27 ppr ZTpr
f ρr k+1 k ρr = ρr − k f ′ ρr
k
( ) ( )
(51)
ρr =
0⋅ 27 ppr ZTpr
(54)
在已知ppr和Tpr的情况下，由(54)式求解Z时，采用迭代 已知p 的情况下， (54)式求解 式求解Z时 已知 即首先给定Z的一个初值 例如 的一个初值Z 例如Z 法。即首先给定 的一个初值 o(例如 o=1.0)，由(54)式求出 ， 式求出 ρro，作为 作为(51)式迭代的初值。比较 ro与用 式迭代的初值。 式迭代的初值 比较ρ 与用(51)式计算所得的 式计算所得的 ρr之值，如两者相差较小 一般小于 之值，如两者相差较小(一般小于 一般小于0.00001 )，则可认为求 ， 否则， 值 再由(54)式求得Z值。否则，用新的ρr代替原ρro 式求得 代替原 得了ρr值，再由 进行重复计算，直到满足精度要求为止。 进行重复计算，直到满足精度要求为止。
Y µg = 10−4 K exp( Xρg )
对储层流体物性的评价是油气藏工程研究中的首要 环节，也是最重要的环节。 环节，也是最重要的环节。由于储层流体物性参数是油 气藏的重要参数，因此，在可能的情况下，应当在实验 气藏的重要参数，因此，在可能的情况下， 室中进行测定。 室中进行测定。 然而， 然而，在实际油田开发和生产过程中不易获得更 多的实际测定数值，尤其是新近开发的油气藏， 多的实际测定数值，尤其是新近开发的油气藏，因此采 用以“最少的、 用以“最少的、最容易收集的资料来较为准确地估算储 层流体物性参数”就显得十分必要了。 层流体物性参数”就显得十分必要了。
Lee和Gonzalez等人根据四个石油公司提供的 个天然 和 等人根据四个石油公司提供的8个天然 等人根据四个石油公司提供的 气样品，在温度为37.8～171.2℃和压力为 气样品，在温度为 ～ ℃和压力为0.101～55.16MPa ～ 的条件下，进行粘度和密度的实验测定， 的条件下，进行粘度和密度的实验测定，利用测定的结果 得到了如下的相关经验公式： 得到了如下的相关经验公式：
4、天然气的压缩系数
天然气的压缩系数就是指在恒温条件下， 天然气的压缩系数就是指在恒温条件下，随压力变化 的单位体积变化量， 的单位体积变化量，即
Cg = − 1 ∂V Baidu Nhomakorabea∂p V T
由真实气体的状态方程，得下式： 由真实气体的状态方程，得下式：
V = nRTZ / p
经过一系列的推导，可以获得如下的表达式： 经过一系列的推导，可以获得如下的表达式：
什么是储层流体高压物性？ 什么是储层流体高压物性？
储层流体物性是指储层内流体的物理化学性质及 其在地层条件下的相态和体积特征。 其在地层条件下的相态和体积特征。 储层流体高压物性是指储层内流体在地层条件 高温、高压条件下 的物理化学性质。由于原油、 条件下） 下（高温、高压条件下）的物理化学性质。由于原油、 天然气以及地层水都不是单一物质，而是混合物 混合物。 天然气以及地层水都不是单一物质，而是混合物。因 它们都不可以采用固定的模式去评价。所以， 此，它们都不可以采用固定的模式去评价。所以，只 具体问题具体解决” 有 “具体问题具体解决”。
依据储层流体物性的参数是压力、温度、 依据储层流体物性的参数是压力、温度、油气相对密 度以及其组成组分的函数，在对比分析研究的基础上， 度以及其组成组分的函数，在对比分析研究的基础上，从 国内外的许多相关经验公式中， 国内外的许多相关经验公式中，筛选出了一套最佳的经验 公式，用来计算储层流体的高压物性参数。 公式，用来计算储层流体的高压物性参数。
储层流体高压物性参数计算方法 专题） （专题）
什么是储层流体？
储层是指具有孔隙性和渗透性、 储层是指具有孔隙性和渗透性、油气能在其中流 动的岩层叫储集层， 动的岩层叫储集层，简称储层 。 储藏有石油的储集层叫储油层， 储藏有石油的储集层叫储油层，简称油层 ；储藏 有天然气的储集层叫储气层， 有天然气的储集层叫储气层，简称气层 ；同时储藏有 石油和天然气的储集层叫储油气层， 石油和天然气的储集层叫储油气层，简称油气层 ；同 时储藏有石油、天然气和水的储集层叫储油气水层， 时储藏有石油、天然气和水的储集层叫储油气水层， 等等。 简称油气水层 ；等等。 储层流体是指油气藏中存在的主要流体， 储层流体是指油气藏中存在的主要流体，它们就是 通常所指的油、 通常所指的油、气、水。
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2、拟对比压力PPr和拟对比温度TPr的计算 拟对比压力P 和拟对比温度T
对比参数就是指某一参数与其应对应的临界参数之比： 对比参数就是指某一参数与其应对应的临界参数之比：即
ppr = p ppc
TPr = T Tpc
3、天然气偏差因子Z的计算 天然气偏差因子Z
定义：天然气偏差因子Z 定义：天然气偏差因子Z的计算是指在某一压力和温 度条件下，同一质量气体的真实体积与理想体积之比值。 度条件下，同一质量气体的真实体积与理想体积之比值。 1974年 等人在拟合Standing-Katz 1974年,Dranchuk和Purvis等人在拟合 和 等人在拟合 图版的基础上,提出了计算偏差因子 的如下牛顿迭代公式。 提出了计算偏差因子Z的如下牛顿迭代公式 图版的基础上 提出了计算偏差因子 的如下牛顿迭代公式。
主要方法: 主要方法:
1.经验关系式法 1.经验关系式法
2 .非线性神经网络法 非线性神经网络法
第一节
地层天然气的物性参数计算
地层天然气主要是指干气气藏气体、 地层天然气主要是指干气气藏气体、凝析气藏气 体和煤层气气体， 体和煤层气气体，其高压物性参数包括天然气的偏差 因子、压缩系数、体积系数和粘度。 因子、压缩系数、体积系数和粘度。
分子量 16.043 30.070 44.097 58.124 58.124 72.151 72.151 86.178 100.205 4.003 28.013 31.999 2.016 44.010 28.010 34.076 18.015
偏心因子 0.0126 0.0978 0.1541 0.2015 0.1840 0.2524 0.2286 0.2998 0.3494 0 0.0372 0.0200 –0.219 0.2667 0.0442 0.0920 0.3434
计算方法二：相关经验公式方法
Standing(1941)提供的相关经验公式 提供的相关经验公式
干气: 干气
2 ppc = 4.6677 + 0.1034γ g − 0.2586γ g 2 Tpc = 93.3333+180.5556γ g − 6.9444γ g
凝析气: 凝析气
p = 4⋅8677 − 0⋅ 3565γ g − 0⋅ 07653γ g2 PC 2 Tpc =103.8889 +183.3333γ g − 39.72222γ g
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若再考虑N2的影响，根据 等人的研究成果， 若再考虑 的影响，根据Smith等人的研究成果，将上 的影响 等人的研究成果 面两式改为： 面两式改为：
∗ ppc = P (Tpc −ω) / Tpc + yH (1− yH )ω −1.1583( yN ) pc
∗ Tpc = Tpc −ω −149⋅ 44( yN )