第四节 地层原油的高压物性.docx

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第四节地层原油的高压物性

第四节地层原油的高压物性（2学时）

一、教学目的

了解地层原油的化学组成和分类，熟练掌握原油各种高压物性参数的定义、计算方法以及影响因素。

二、教学重点、难点

教学重点

1、原油各种高压物性参数的定义、计算和影响因素

2、饱和压力在分析原油高压物性参数中的作用

教学难点

1、原油两相体积系数的定义，两相体积系数与其它物性参数之间关系的理解

2、原油高压物性参数的计算

三、教法说明

课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的数据和图表

四、教学内容

本节主要介绍五个方面的问题：

一、原油的化学组成

二、地层原油的溶解油气比

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

（一）、原油的化学组成和分类

1、原油的化学组成：

原油要是石蜡族烷烃，环烷烃和芳香烃等不同烃类以及各种氧、硫、氮的化合物所组成的复杂混合物。

原油中的非烃类物质对原油的性质有着重大的影响。

原油的化学组成不同是导致原油性质不同和产生各种变化的内因，而压力、温度才是引起原油性质发生变化的外部条件。

2、原油的分类：

（1）、根据原油中的含硫量：

少硫原油：

S＜0.5%以下

含硫原油：

S＞0.5%以上

我国的原油多属于少硫原油

（2）、根据原油中胶质—沥青质的含量：

少胶原油：

胶质、沥青＜8%

胶质原油：

胶质、沥青8～25%之间

多质原油：

胶质、沥青＞25%

我国的原油多属于少胶原油或胶质原油

（3）、按原油中的含蜡量分：

少蜡原油：

含蜡量＜1%

含蜡原油：

含蜡量1～2%

高含蜡原油：

含蜡量＞2%

我国各油田生产的原油含蜡量相差很大，有的属于少蜡原油，但多数属于高含蜡原油

（4）、按族组成分：

烷烃原油

烷—环烷族原油

环烷—芳香族原油

芳香族原油

（二）、地层原油的溶解油气比

（solutiongas-oilratio）

1、定义

定义一：

在油藏温度和油藏压力条件下，地层油中所溶解的气量。

定义二：

单位体积的地面原油在油藏条件下所溶解的气量，这种气体体积是指在标准状态下的体积。

定义三：

地层油在一定温度和压力下进行脱气，脱气后计算为在该压力下单位体积地面油所溶解天然气的标准体积。

溶解油气比的单位：

标米3/米3

2、溶解油气比的表示方法

取压力为P下的一个单元，其体积为Vf（地下体积），将这一单元到地面（标况）进行脱气，脱气后的原油体积为Vs，所得到的气体体积为Vg标米3，那么在压力P下原油的溶解油气比为：

Vg——脱出气体积，标米3

Vs——地面原油体积，米3

3、溶解油气比与压力的关系

P≥Pb时，溶解油气比与压力无关

P＜Pb时，溶解油气比随着压力的增大而增大

这是因为在压力小于饱和压力时，随着压力的增加，气体在原油中的溶解气量也增中，当压力达到饱和压力这一点后，气体全部溶解于原油之中，这时当压力一步增加时，由于没有气体溶解于原油当中所以其溶解油气比值保持不变。

地层油的溶解油气比是一个十分重要的参数，它是通过实验室的脱气过程获得的。

同一地层原油，因脱气方式不同，所得到的溶解油气比数值也不相同。

石油工程师们使用的数值都是以一次脱气所获得的溶解油气比值为准。

4、溶解油气比与溶解度的区别

天然气在原油中的溶解度指的是原油在地层条件下溶解天然气的能力，所以压力越高，溶解气的能力就越大，溶解的天然气量也就越多。

也就是说如果有足够量的天然气，那么随着压力的不断增加，其溶解度也相应增大，而且可以随压力无限增大。

但是，溶解油气比是指特定地层原油中实际溶解了多少天然气。

由于本身气体的量受到限制，所以当压力超过饱和压力之后，Rs就不再随压力而变化了，这时的溶解油气比叫原始溶解油气比，记为Rsi。

（三）、地层原油的体积系数

1、地层原油的单体积系数Bo

（1）、定义

定义一：

原油在地下的体积（即地层油体积）与该体积的地层油在地面脱气之后的体积之比。

定义二：

单位体积的地面原油在地下的体积。

（2）、地层原油的单体积系数Bo的表示方法

取压力为P下的一个单元，其体积为Vf（地下体积），将这一单元到地面（标况）进行脱气，脱气后的原油体积为Vs，所得到的气体体积为Vg标米3，那么在压力P下原油的单体积系数Bo为：

Vf——地层原油体积，米3

Vs——地面原油体积，米3

（3）、原油的单体积系数Bo与压力的关系

P>Pb时，地层油以受压缩为主，随压力的增加，地层油体积Vf缩小，故Bo也减小。

P

P=Pb时，油中具有最大的溶解油气比Rsi，体积系数Bo最大。

2、地层原油的两相体积系数Bt

（1）、定义

油藏压力低于饱和压力时，在给定压力下地层原油和其释放出天然气的总体积与它在地面脱气后的体积之比。

（2）、地层原油的两相体积系数Bt的表示方法

设定：

Vfi---地层条件（P>Pb）下地层原油体积；

Vf---地层条件（P

Vfg---地层条件（P

Vf---地层条件（P

Vg---地层条件（P

由此可见：

Bg——P压力下天然气的体积系数；

Rsi——原始地层压力Pi下的溶解油气比；

Rs——地层压力P下的溶解油气比。

（3）、地层原油的两相体积系数Bt与压力的关系

P

P=Pb时，Rsi=Rs，Vfg=0，Bt=Bob，Bt为最小值；

P>Pb时，Rsi=Rs，Vfg=0，Bt=Bo；

P=0.1MPa时，Rs=0，Bg=1，Bt=1+Rsi为最大值。

体积系数Bo最大。

3、地层原油的收缩率Eo

除了可用体积系数表示地层油脱气后体积变化的大小外，还可以采用收缩率这一概念。

收缩率---指每立方米的地层原油采到地面后，经过脱气而发生体积收缩的百分数，即：

E0——地下原油的收缩率

（四）、地层原油的压缩系数

1、定义

指在等温条件下，单位体积地层原油体积随压力的变化率。

2、地层原油的压缩系数Co的表示方法

油藏压力P与饱和压力Pb之间的平均压缩系数为：

3、原油的压缩系数Co与压力的关系

通常情况下，地面原油的等温压缩系数数值在（4～7）*10-4MPa-1，地层原油的等温压缩系数数值在（10～140）*10-4MPa-1。

（五）、地层原油的粘度（viscosity）

1、定义

---原油的粘度。

2、影响原油粘度的因素

（1）、原油的化学组成

原油的化学组成是影响原油粘度的内在因素，原油中重烃、非烃含量，即各种烃类的氮、氧、硫化合物（也就是原油中胶质—沥青质）含量多，就增大了液层分子的内摩擦力，从而使石油的粘度增大，甚至出现非牛顿流体的粘滞特性。

（2）、温度

地层油粘度随温度增加而降低，因为温度增加，液体分子运动速度增加，液体分子引力减少，因而粘度降低。

热力采油法提高石油采收率的主要机理就是以增高温度能大幅度降低原油粘度为基础来提高原油的流动能力的。

（3）、压力

地层油的粘度与压力的关系以饱和压力为分界线，低于饱和压力时，粘度随压力增加而降低，高于饱和压力时，随压力增高而增大。

（4）、溶解油气比

随着原油中溶解气量的增加，液层的内摩擦力减小，粘度随之降低。

五、教学后记

通过本节的学习，多数同学掌握了原油的分类；掌握了原油高压物性参数如溶解油气比、单相体积系数、两相体积系数、压缩系数和粘度的定义、计算方法以及影响它们变化的各种因素。

通过课堂练习，使大家对流体的PVT实验有了一个理性的认识，对原油的高压物性参数的计算有了更深刻的理解，从完成的课堂练习来看，绝大多数同学对本节的内容掌握得较好，达到了较为理想的效果。

六、教学参考书

1．何更生编．油层物理．石油工业出版社

2．洪世铎编．油藏物理基础．石油工业出版社

3．秦积瞬、李爱芬主编．油层物理学．石油大学出版社

4．罗挚谭编．油层物理．地质出版社

5．威廉.麦凯恩编．石油流体性质.石油工业出版社

七、复习思考题

1、何谓地层油的溶解油气比？

影响因素有哪些？

2、何谓地层油的饱和压力？

影响因素有哪些？

3、饱和压力在分析原油高压物性时有何意义？