油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第1頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第2頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第3頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第4頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第5頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第6頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第7頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第8頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第9頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第10頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第11頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第12頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第13頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第14頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第15頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第16頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第17頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第18頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第19頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第20頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第21頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第22頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第23頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第24頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第25頁。常用的三種相圖立體相圖油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第26頁。平面相圖油藏中常用的相圖油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第27頁。三角相圖油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第28頁。2單組分體系的相態(tài)特征兩點(diǎn):臨界點(diǎn)C,三相共存點(diǎn)T三線:飽和蒸汽壓線,溶點(diǎn)線,升華線三區(qū):氣相區(qū),液相區(qū),固相區(qū)臨界溫度:高于該溫度，無論施加多大壓力，氣體不可液化.臨界壓力:高于此壓力，無論溫度多少，液體和氣體不會同時(shí)存在.泡點(diǎn)壓力:溫度一定，開始從液相中分離出第一批氣泡的壓力.露點(diǎn)壓力:溫度一定，開始從氣相凝析出第一批液滴的壓力.泡點(diǎn)線:露點(diǎn)線:飽和蒸汽壓線:單組分的飽和蒸汽壓線為泡點(diǎn)線和露點(diǎn)線的共同軌跡.分析1----23-----4相態(tài)變化油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第29頁。幾種常見物質(zhì)的飽和蒸汽壓線油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第30頁。3雙組分體系的相態(tài)特征臨界凝析壓力點(diǎn)臨界點(diǎn)臨界凝析溫度點(diǎn)泡點(diǎn)線露點(diǎn)線等液量線氣相區(qū)液相區(qū)兩相共存區(qū)油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第31頁。雙組分體系相態(tài)的特點(diǎn)1雙組分體系的相圖不再是一條單調(diào)曲線，而是一開口的環(huán)形曲線.2雙組分體系的臨界點(diǎn)不再是兩相共存的最高壓力和溫度點(diǎn),

而是泡點(diǎn)線和露點(diǎn)線的對接點(diǎn).3雙組分體系的兩相區(qū)介于兩純組分的飽和蒸汽壓曲線之間,

且臨界壓力高于各組分的臨界壓力,但臨界溫度確界于兩組分的臨界溫度之間.4兩組分中哪個(gè)組分的含量占優(yōu)勢,露點(diǎn)線或泡點(diǎn)線就靠近哪一組分的飽和蒸汽壓線。5兩組分的濃度越接近則兩相區(qū)的面積越大，兩組分的組成有一組分的含量占絕對優(yōu)勢，兩相區(qū)就越窄長.6兩組分系統(tǒng)中，組成系統(tǒng)的物質(zhì)不同其臨界點(diǎn)也不同，而且分子結(jié)構(gòu)越相近的兩組分，其臨界點(diǎn)軌跡曲線越扁平。如果兩組的揮發(fā)性和分子量差別愈大時(shí)，臨界點(diǎn)軌跡所包圍的面積愈大，臨界凝析壓力也愈高.油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第32頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第33頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第34頁。4多組分體系的相態(tài)特征1、四點(diǎn)

a．臨界點(diǎn)

b．臨界凝析壓力點(diǎn)

c．臨界凝析溫度點(diǎn)

d．地面分離的條件點(diǎn)2、三線

a．泡點(diǎn)線

b．露點(diǎn)線

c．等液量線3、四區(qū)

a．液相區(qū)

b．氣相區(qū)

c．兩相區(qū)

d．反常區(qū)油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第35頁。等溫反凝析現(xiàn)象當(dāng)體系處于A點(diǎn)時(shí)體系為單一氣相。當(dāng)壓力降至B點(diǎn)時(shí)，由于壓力下降，烴分子距離加大，因而分子引力下降，這時(shí)被氣態(tài)輕烴分子吸引的(或分散到輕烴分子中的)液態(tài)重?zé)N分子離析出來，因而產(chǎn)生了第一批液滴。而當(dāng)壓力進(jìn)一步下降到D點(diǎn)時(shí)，由于氣態(tài)輕烴分子的距離進(jìn)一步增大，分子引力進(jìn)一步減弱，因而就把液態(tài)重?zé)N分子全部離析出來，這時(shí)在體系中就凝析出最多的液態(tài)烴而形成凝析油。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第36頁。5相態(tài)的應(yīng)用油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第37頁。6幾種典型的油氣藏相圖臨界點(diǎn)系位于臨界凝析壓力點(diǎn)的右側(cè);2液體的等液量線比較密集地靠近露點(diǎn)線。1臨界點(diǎn)接近于臨界凝析壓力點(diǎn),地層溫度與臨界溫度接近;2液體的等液量線比較稀疏,

且靠近泡點(diǎn)線地靠近露點(diǎn)線。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第38頁。1地層溫度和分離器溫度均在兩相區(qū)外;2臨界點(diǎn)較低;3底下和地面均無液烴析出。1地層溫度高于臨界凝析溫度,

但分離器條件位于兩相區(qū)內(nèi);2臨界點(diǎn)較高;3地面有液烴析出。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第39頁。1地層溫度介于于臨界溫度和臨界凝析溫度之間,2氣藏壓力位于包絡(luò)線外;3原始狀態(tài)下烴類體系為單相氣體;4地面分離器條件下可獲得25%左右的液體。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第40頁。第二節(jié)油氣系統(tǒng)的溶解與分離教學(xué)目的掌握氣體的溶解和油氣分離的物理過程，熟練掌握溶解和分離與油藏?zé)N類相態(tài)變化的關(guān)系，熟練掌握相態(tài)方程建立的基本原理，掌握平衡常數(shù)的概念和計(jì)算方法，了解收斂壓力的物理意義，學(xué)會利用相態(tài)方程計(jì)算飽和壓力、露點(diǎn)壓力和氣液平衡的計(jì)算。

教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)1、氣體的溶解和油氣分離的過程與分類2、相態(tài)方程的建立與應(yīng)用3、平衡常數(shù)的獲取方法

教學(xué)難點(diǎn)1、相態(tài)方程在多級分離中的應(yīng)用2、收斂壓力的理解，平衡常數(shù)的計(jì)算

教學(xué)內(nèi)容1、天然氣從原油中的分離2、天然氣向原油中的溶解3、相態(tài)方程的建立4、相態(tài)方程應(yīng)用舉例油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第41頁。一天然氣從原油中的分離1閃蒸分離或一次脫氣

A定義:在油氣分離過程中分離出的氣體與油始終保持接觸且系統(tǒng)的組成保持不變的脫氣方式.

B脫氣過程:CP—V關(guān)系圖:

P>PbP>PbP≈PbP<PbP<<Pb油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第42頁。

D現(xiàn)場接觸脫氣示意圖:

E接觸脫氣的特點(diǎn):a．分離出的氣量較多，溶解油氣比高。

b．分離出的氣體較重，即氣中重質(zhì)組分含量

較多（含輕質(zhì)油較多）。

c．脫氣之后的原油比重較大。Vf地層壓力，溫度（Pf,Tf)地面分離條件（Pa,Ta)地層→地面VgVo地層油地面原油油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第43頁。2多級分離

A定義:在油氣分離過程中將每一級脫出的氣體排除后,液體再進(jìn)入下一級進(jìn)行油氣分離的脫氣方式.

B脫氣過程:C多級脫氣的特點(diǎn):a．系統(tǒng)的組成不斷變化b．脫出的氣量較單級脫氣少，所以測得的油氣比也小。c．分出的氣量較輕，即氣體中量質(zhì)組分（輕油）含量少。d．脫氣原油比重小，量較多，質(zhì)量亦好。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第44頁。礦場多級脫氣流程圖

液位控制三級分離液位控制壓力控制一級氣二級氣壓力控制井流一級分離器二級分離器分離器儲罐儲罐氣體井流二級分離儲罐氣體儲罐一級分離壓力控制分離器氣體油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第45頁。3油田開發(fā)和生產(chǎn)過程中的脫氣過程

A地層中:油層中的脫氣介于接觸脫氣和微分分離之間,因?yàn)闅鈴挠椭忻摮龊蟠嬖诹魉俨町愋纬晌⒎址蛛x,而氣體在孔隙中又始終與原油接觸形成接觸脫氣.

B井筒中:當(dāng)井筒中氣相與液相的流速相差不大時(shí)油井中的脫氣過程與接觸脫氣近,而當(dāng)當(dāng)氣體在井筒中的氣體超越原油出現(xiàn)’’滑脫”現(xiàn)象時(shí),井筒中的脫氣方式又介于接觸脫氣和微分分離之間.

C地面儲運(yùn)過程中:地面儲運(yùn)過程中的脫氣過程為較理想的分離過程.

油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第46頁。二天然氣向原油中的溶解1天然氣在原油中的溶解度

A定義:在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下單位體積的地面原油所溶解的天然氣量(標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積).用Rs

表示,單位為米3/米3.

B計(jì)算公式:

Rs=αP

α---溶解系數(shù):單位壓力、單位體積的原油中溶解氣量.單位:米3/(米3MPa)油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第47頁。2溶解度的影響因素

A壓力:B溫度:

C組成:D密度:

油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第48頁。3溶解與分離的關(guān)系

A接觸脫氣時(shí)的溶解曲線和分離曲線相重合.而微分脫氣時(shí)的溶解曲線和分離曲線不重合.B輕組分的溶解曲線和分離曲線較接近.而重組分的溶解曲線和分離曲線高壓時(shí)相差較小,低壓時(shí)相差較大.

油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第49頁。三相態(tài)方程及其應(yīng)用1相態(tài)方程表征溫度、壓力、油氣組成與溶解度的關(guān)系表達(dá)式。

2研究相態(tài)方程的目的

A預(yù)測開發(fā)過程中地層壓力和溫度變化時(shí)油藏流體的相態(tài)變化特征;B預(yù)測地層流體流到地面后的氣、液數(shù)量,為油氣處理、集輸工藝流程設(shè)計(jì)提供有效依據(jù);

C

相圖計(jì)算.油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第50頁。3理想溶液相態(tài)方程A

理想溶液:各組分混合時(shí)產(chǎn)生互溶，彼此無化學(xué)作用，各組分的分子直徑不變，相同分子與不同分子之間的分子吸力和斥力都不變。

B

拉烏爾定律:在理想溶液的蒸汽中，任一組分的液相分壓等于該組分在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)乘以該純組分的蒸汽壓.

C

道爾頓分壓定律:理想混合氣體中，任意組分的分壓等于在氣相中該組分的摩爾分?jǐn)?shù)乘以總壓

.

油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第51頁。D

理想溶液相態(tài)方程

設(shè):N-----烴類系統(tǒng)的總摩爾數(shù)

Ng----平衡條件下氣體的總摩爾數(shù)

NL----平衡條件下液體的總摩爾數(shù)

yi-----第i組分在氣相中的摩爾分?jǐn)?shù)

xi-----第i組分在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)

ni——烴類系統(tǒng)中第i組分的摩爾分?jǐn)?shù)根據(jù)烴類系統(tǒng)的物質(zhì)平衡關(guān)系有：油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第52頁。

當(dāng)氣液達(dá)到平衡時(shí),i組分在氣相中的分壓和在液相中的分壓應(yīng)該相等,于是有:油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第53頁。理想溶液相態(tài)方程油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第54頁。同理有:當(dāng)N=1時(shí)有:理想溶液相態(tài)方程油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第55頁。E

理想溶液相態(tài)方程的求解步驟(試湊法)

設(shè)定一NL(0~1之間)根據(jù)給定溫度查各組分的飽和蒸汽壓由相態(tài)方程計(jì)算Yi(或Xi)計(jì)算ΣYi=1計(jì)算Xi計(jì)算液相數(shù)量N*NL計(jì)算氣相數(shù)量N*Ng設(shè)系統(tǒng)的總摩爾數(shù)為NYesNo油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第56頁。F

理想溶液泡點(diǎn)壓力、露點(diǎn)壓力計(jì)算

在泡點(diǎn):Ng=0NL=1（1mole） P=Pb

由相態(tài)方程有:

泡點(diǎn)方程在露點(diǎn):Ng=1NL=0（1mole） P=Pd由相態(tài)方程有:露點(diǎn)方程油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第57頁。4實(shí)際溶液相態(tài)方程A

理想溶液相態(tài)方程式的局限性:（1）道爾頓分壓定律的假設(shè)前提為氣體應(yīng)具有由理想氣體組成的理想溶液的性質(zhì)。（2）拉烏爾定律是以液體具有理想溶液性質(zhì)的假設(shè)前提的。但是，只有當(dāng)液體混合各組分的化學(xué)物理性質(zhì)十分相似時(shí)，該混合物的性質(zhì)才接近理想溶液，而油氣系統(tǒng)并非如此。（3）從實(shí)際觀點(diǎn)出發(fā)，在臨界溫度以下，純化合物已不存在蒸汽壓。高于該溫度，蒸汽壓無法確定，因此，這一方程式的應(yīng)用僅限于溫度不超過混合物揮發(fā)性最強(qiáng)組分的臨界溫度這一范圍之內(nèi)。例如，含有甲烷的混合物，凡溫度高于-82.5℃（甲烷的臨界溫度）的場合，就不能用前面介紹的相態(tài)方程進(jìn)行計(jì)算。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第58頁。B

實(shí)際溶液相態(tài)方程式:

在理想溶液中,氣液平衡時(shí)有:在實(shí)際溶液中,因飽和蒸汽壓無法確定,所以引入一個(gè)新的物理量----平衡常數(shù)K油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第59頁。平衡常數(shù)---指系統(tǒng)中某一組分（如i組分）在一定的壓力和溫度的條件下，氣液兩相處于平衡時(shí)，該組分在氣相中和液相中的分配比例。在數(shù)值上，平衡常數(shù)等于該組分在氣相和液相中摩爾分?jǐn)?shù)的比值。將Ki=Yi/Xi即Yi=Ki*Xi代入(取N=1mole)化簡得:油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第60頁。實(shí)際溶液相態(tài)方程式.問題是Ki如何求取呢?要運(yùn)用該方程就必須首先確定Ki油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第61頁。平衡常數(shù)Ki的求取---圖版法:

單組分:收斂點(diǎn)收斂壓力4.2MPa5.6MPa7.0MPa21.0MPa28.5MPa35.0MPa70.0MPa油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第62頁。平衡常數(shù)的特性:a．在低壓情況下，每條曲線的斜率幾乎都等于-1。b．每一條曲線與K=1.0相交處的壓力等于該曲線所代表的組分在給定溫度下的蒸汽壓。c．除了甲烷之外，每一曲線隨壓力增加平衡常數(shù)減小，壓力增到某一值時(shí)，平衡常數(shù)有最小值，然后又隨壓力增大而增大。d．在較高壓力時(shí)，每一條曲線都有收斂于平衡常數(shù)等于1.0

的趨勢。平衡常數(shù)收斂于1時(shí)的壓力稱之為收斂壓力。e．如果給定溫度就是混合物的臨界溫度，每一條曲線確實(shí)可以收斂為1.0，且收斂壓力即為該混合物的臨界壓力。f．如果給定的溫度是不包括臨界溫度的任何一個(gè)溫度，那么，當(dāng)壓力變化到某壓力時(shí)（泡點(diǎn)壓力或露點(diǎn)壓力），系統(tǒng)則會出線單相（氣相或液相），單相區(qū)其平衡常數(shù)的定義不成立了，這時(shí)，如果人為地按這些曲線的變化趨勢外推到平衡常數(shù)為1.0的某一匯聚點(diǎn)，這時(shí)這個(gè)點(diǎn)所對應(yīng)的壓力值是虛擬的收斂壓力值，稱之為視收斂壓力。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第63頁。組成對平衡常數(shù)的影響:當(dāng)P<0.7MPa時(shí),兩組曲線幾乎重合

當(dāng)P<7MPa時(shí)，兩組曲線Ki相差不大

當(dāng)P>7MPa時(shí)，兩組曲線Ki相差較大

組成不同表現(xiàn)為收斂壓力不同油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第64頁。5實(shí)際溶液相態(tài)方程的應(yīng)用A泡點(diǎn)壓力和露點(diǎn)壓力的計(jì)算(試算法)

泡點(diǎn)方程:在泡點(diǎn)Ng→0 NL→1(N=1)

露點(diǎn)方程:在露點(diǎn)Ng→1 NL→0(N=1)油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第65頁。泡點(diǎn)壓力和露點(diǎn)壓力計(jì)算步驟

設(shè)定一Pb根據(jù)溫度和壓力查Ki計(jì)算Σniki=1輸出PbYesNo設(shè)定一Pd根據(jù)溫度和壓力查Ki計(jì)算Σni/ki=1輸出PdNoYes油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第66頁。B

級次脫氣計(jì)算(舉例說明)級次脫氣條件平衡常數(shù)油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第67頁。單級脫氣計(jì)算結(jié)果油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第68頁。多級脫氣計(jì)算結(jié)果第一級脫氣計(jì)算結(jié)果油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第69頁。多級脫氣計(jì)算結(jié)果第二級脫氣計(jì)算結(jié)果油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第70頁。多級脫氣計(jì)算結(jié)果第三級脫氣計(jì)算結(jié)果油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第71頁。單級脫氣和多級脫氣比較

油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第72頁。C相圖的計(jì)算一個(gè)相圖應(yīng)該包括四個(gè)部分：

①泡點(diǎn)線②露點(diǎn)線③臨界點(diǎn)④兩相區(qū)內(nèi)等液量線

相圖的計(jì)算分為四種情況：

①T=Tc→C、D兩點(diǎn)②T＞Tc→A、B兩點(diǎn)③T＜Tc→E、F兩點(diǎn)④等液量線的確定

油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第73頁。A、溫度等于臨界溫度時(shí)，相圖的計(jì)算：a．根據(jù)系統(tǒng)的組成，計(jì)算混合物的臨界溫度，這樣便可以得到臨界等溫線，如圖C—D線。b．根據(jù)系統(tǒng)組成，計(jì)算臨界壓力，那么臨界狀態(tài)點(diǎn)C即可確定。c．令計(jì)算的臨界壓力等于該系統(tǒng)的收斂壓力（因?yàn)門=Tc，所以收斂壓力不必反復(fù)試算），根據(jù)這個(gè)收斂壓力選出合適的圖版，假定不同壓力（P＜Pc）試算，若=1，則所假定壓力即為臨界溫度下的露點(diǎn)壓力，即圖中D點(diǎn)，試算方法與前面介紹的如何用露點(diǎn)方程計(jì)算露點(diǎn)壓力相同。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第74頁。B、溫度高于臨界溫度時(shí)相圖的計(jì)算

當(dāng)溫度高于臨界溫度之后，泡點(diǎn)線不存在，但是，在一條等溫線上卻存在兩個(gè)露點(diǎn)，即有兩個(gè)壓力條件下所對應(yīng)的ni，Ki滿足露點(diǎn)方程.a．任意假定一個(gè)溫度Th＞Tc。b．對要確定的兩個(gè)露點(diǎn)設(shè)一收斂壓力Pcw．根據(jù)收斂壓力選出平衡常數(shù)圖版組d．假設(shè)兩個(gè)壓力P，根據(jù)該壓力P和所設(shè)溫度Th確定出各組分的平衡常數(shù)Ki，（兩組）e．對高壓和低壓兩種情況，分別試算露點(diǎn)方程，改變所設(shè)壓力P，（注意，

Ki也相應(yīng)改變），直到兩上壓力（高壓、低壓）均滿足露點(diǎn)方程為止，那么試算的能滿足露點(diǎn)方程的較高壓力即為上露點(diǎn)壓力Pdh上，較低壓力即為下露點(diǎn)壓力Pdh下。f．用我們前面所講過的方法來計(jì)算兩種情況下的收斂壓力Pcw’.g．比較前面假設(shè)的和由上步計(jì)算出來的Pcw’，若Pcw=Pcw’，那么，這兩個(gè)點(diǎn)壓力就是正確的，否則應(yīng)假設(shè)新的收斂壓力Pcw=Pcw’，重復(fù)上面的計(jì)算，直到所假設(shè)的收斂壓力約等于的收斂壓力為止。h．從上面的計(jì)算我們可以看出，當(dāng)假設(shè)不同的溫度重復(fù)上述步驟時(shí)，那么T

＞Tc區(qū)就可以繪出了。

油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第75頁。C、溫度低于臨界溫度時(shí)相圖的計(jì)算a．任意假定一個(gè)溫度Th<Tc。b．對要確定的兩個(gè)露點(diǎn)設(shè)一收斂壓力Pcw．根據(jù)收斂壓力選出平衡常數(shù)圖版組d．假設(shè)兩個(gè)壓力P，根據(jù)該壓力P和所設(shè)溫度Th確定出各組分的平衡常數(shù)Ki，（兩組）e．對高壓和低壓兩種情況，分別試算泡點(diǎn)方程和露點(diǎn)方程，改變所設(shè)壓力

P，（注意，Ki也相應(yīng)改變），直到兩壓力（高壓、低壓）分別滿足泡點(diǎn)方程和露點(diǎn)方程為止，那么試算的能滿足方程的較高壓力即為泡點(diǎn)壓力，較低壓力即為露點(diǎn)壓力。f．用我們前面所講過的方法來計(jì)算兩種情況下的收斂壓力Pcw’.g．比較前面假設(shè)的和由上步計(jì)算出來的Pcw’，若Pcw=Pcw’，那么，這兩個(gè)點(diǎn)壓力就是正確的，否則應(yīng)假設(shè)新收斂壓力Pcw=Pcw’，重復(fù)上面的計(jì)算，直到所假設(shè)的收斂壓力約等于的收斂壓力為止。h．從上面的計(jì)算我們可以看出，當(dāng)假設(shè)不同的溫度重復(fù)上述步驟時(shí)，那么T

＞Tc區(qū)就可以繪出了。

油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第76頁。D、等液量線的計(jì)算

a．任意假定一個(gè)溫度Tb．再假定其收斂壓力Pcw．再假定一個(gè)NL（5%，

10%，25%，50%，75%等）

d．再假設(shè)一個(gè)壓力Pe．根據(jù)所設(shè)的收斂壓力選出其平衡常數(shù)圖版

f．根據(jù)所設(shè)的P、T在平衡常數(shù)圖版上找出各組分的平衡常數(shù)Ki值

g．將所得數(shù)據(jù)ni、NL、Ng、Ki代入相態(tài)方程中，判斷是否為1，否則重新設(shè)P直到滿足相態(tài)方程為止，那么，滿足相態(tài)方程的壓力即為所求。

h．用所得的液相組成xi進(jìn)行收斂壓力計(jì)算，若計(jì)算的Pcw’=Pcw，則P為所求，否則重新假設(shè)

Pcw=Pcw’，重復(fù)計(jì)算，直至相等.油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第77頁。第一節(jié)天然氣的高壓物性

PropertiesofNaturalGasesinhighpressure

教學(xué)目的：掌握天然氣的定義、組成和分類、視分子量和比重、狀態(tài)方程式、體積系數(shù)、壓縮系數(shù)、天然氣的粘度教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：視分子量和比重、狀態(tài)方程式、體積系數(shù)、壓縮系數(shù)、天然氣的粘度教法說明：課堂講授教學(xué)內(nèi)容：油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第78頁。一天然氣的定義廣義而言:天然氣就是指自然界所有靠天然生成的氣體，如氣田氣、油田氣和煤層氣.狹義而言:天然氣就是指從地下采出的一切可燃?xì)怏w，是由烴類氣體和少量非烴類氣體所組成的混合物,在常溫常壓下為氣態(tài).油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第79頁。二天然氣的組成和分類化學(xué)成分:烷烴:甲烷~戊烷(C1~C5)

非烴類氣體:CO2,N2,H2S,H2O

稀有氣體:氦氣,氖氣有毒硫化物:硫醇,硫醚等

不同的油氣田,其天然氣的組成不同.組成表示:

1摩爾組成

2體積組成

3重量組成油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第80頁。1摩爾組成yi

ni-------天然氣中第i組份的摩爾數(shù)2體積組成yi3重量組成gi4三種組成之間的關(guān)系油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第81頁。天然氣的分類按礦藏分:

氣田氣 C1＞80%C2～C4不多C5+甚微油田氣（溶解、氣頂）C2含量高C1變化大20～97%

凝析氣田氣 C5+含量較多，C175～94%

.按組成分:

濕氣（富氣）：C6+＞100g/m3

貧氣：C6+=10～100g/m3

干氣：C6+＜10g/m3按含硫量分:

凈氣：S＜1g/m3

酸氣：S＞1g/m3

油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第82頁。三天然氣的視分子量和比重天然氣的視分子量M

0℃，760毫米汞柱，體積為22.4米3（升）的天然氣所具有的重量定義為該種天然氣的公斤（克）分子量。計(jì)算公式：天然氣的比重S

在相同溫度和壓力下，天然氣的重度與空氣的重度之比

計(jì)算公式：

天然氣的比重也可以采用氣體比重瓶直接測試。一般為0.5～0.7，個(gè)別情況大于1.0

油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第83頁。四天然氣的狀態(tài)方程式自然界中的一切變化都遵循三大定律：（1）物質(zhì)不滅定律（即連續(xù)性方程）（2）能量守恒定律（即伯努利方程）(流體力學(xué)）（3）狀態(tài)方程（真實(shí)氣體狀態(tài)方程）

所謂狀態(tài)方程就是描述氣體體積、壓力和溫度的關(guān)系式。

在油氣田開發(fā)中，天然氣從地層流向井底，再從井底流到地面，這一系列運(yùn)動總是伴隨著有壓力、溫度的變化，也就是說天然氣的狀態(tài)從下而上無時(shí)不在變化著，所以我們?yōu)榱舜_定天然氣的體積隨油層壓力和溫度的變化規(guī)律，就必須討論天然氣的狀態(tài)方程。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第84頁。1

理想氣體狀態(tài)方程式理想氣體狀態(tài)方程式：

理想氣體：（1）氣體分子為無體積無質(zhì)量的質(zhì)點(diǎn)；（2）氣體分子之間無作用力（引力和斥力）

在常溫常壓下氣體的狀態(tài)可以用上式進(jìn)行計(jì)算，因?yàn)樵诟邷氐蛪合拢?）氣體分子間距大，分子間的作用力可以忽略不計(jì)；（2）氣體體積較大，氣體分子本身的體積可以忽略不計(jì)。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第85頁。2

真實(shí)氣體狀態(tài)方程式（1）從理想氣體的假設(shè)入手

范德華方程式

:

a——范德華常數(shù)

b——范德華常數(shù)

除了范德華方程外，還有本尼迪克特—韋布—魯賓狀態(tài)方程、貝蒂—布里奇曼狀態(tài)方程等，這些方程式因參數(shù)較多理論計(jì)算非常復(fù)雜，因此多用于純理論研究，工程計(jì)算一般運(yùn)用很少。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第86頁。（２）修正法（實(shí)驗(yàn)法）

式中Z稱為壓縮因子，它反映了實(shí)際氣體與理想氣體的一切偏差。既考慮了分子作用力的存在，也考慮了氣體分子自身體積．引力因素使得真實(shí)氣體較理想氣體易于壓縮，而體積因素使得真實(shí)氣體較理想氣體難于壓縮，Ｚ值的大小則是這兩個(gè)因素影響的綜合體現(xiàn)．Z＝１時(shí)，氣體的引力因素和體積因素相等，但并不表示此時(shí)的真實(shí)氣體就是理想氣體．Z＞１時(shí)，氣體的引力因素＜體積因素，真實(shí)氣體較理想氣體難于壓縮．Z＜１時(shí)，氣體的引力因素＞體積因素，真實(shí)氣體較理想氣體易于壓縮．

油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第87頁。Ｚ的計(jì)算（1）單組分氣體（通過實(shí)驗(yàn)制成圖版）

油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第88頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第89頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第90頁。Ｚ的計(jì)算（續(xù)）（２）多組分氣體（對應(yīng)狀態(tài)原理）

對于多組分體系,是否也可以采用上述的實(shí)驗(yàn)法呢?對應(yīng)狀態(tài)原理

如果兩種氣體處于對應(yīng)狀態(tài),則這兩種氣體的所有內(nèi)涵性質(zhì)相同.(即與某種物質(zhì)量的多少無關(guān)的量,如壓縮因子,粘度等)對應(yīng)狀態(tài)如果兩種氣體的對比壓力和對比溫度相同,則這兩種氣體處于對應(yīng)狀態(tài).對比壓力Pr:Pr=P/PcPc-----臨界壓力對比溫度Tr:Tr=T/Tc

Tc-----臨界溫度油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第91頁。臨界狀態(tài)

當(dāng)某種物理的氣液界面消失時(shí)所對應(yīng)的溫度和壓力就稱為臨界溫度和臨界壓力.此時(shí)的物質(zhì)統(tǒng)稱為流體,而氣相和液相的性質(zhì)完全相同.常見物質(zhì)的臨界參數(shù)油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第92頁。天然氣視臨界參數(shù)的計(jì)算方法:

1

公式法:2查圖法:油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第93頁。對應(yīng)狀態(tài)原理證明

真實(shí)氣體狀態(tài)方程

用圖形描述某種氣體的P,V,T關(guān)系為油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第94頁。很顯然在P—V坐標(biāo)體系中,臨界點(diǎn)C為一拐點(diǎn),于是有:

由范德華方程得:解方程組得:

或

油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第95頁。將所得的a、b值代入范德華方程中得：

兩邊同除以PcVc并化簡得:

由此可見,任何兩種氣體只要其對比壓力和對比溫度相等,則其對比體積也相等,這就表明該兩種氣體處于對應(yīng)狀態(tài).油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第96頁。Z的計(jì)算:

從上式可以看出:只要?dú)怏w的臨界壓縮因子Zc為一常數(shù),則當(dāng)兩種氣體的對比壓力和對比溫度相等時(shí),它們的壓縮因子必相等.油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第97頁。那么究竟Zc為多少呢?

理論上:實(shí)際氣體:從表中可以看出，盡管各種氣體的臨界參數(shù)Tc、Pc相差很大，但Zc相差極小,這說明用對應(yīng)狀態(tài)法求真實(shí)氣體壓縮因子完全滿足精度要求.

油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第98頁。天然氣壓縮因子的求解步驟1根據(jù)組成求Pc、Tc2由給出的P、T求Tr、Pr3根據(jù)Tr、Pr查天然氣壓縮因子圖版油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第99頁。天然氣壓縮因子的校正1N2的影響(>20%時(shí)誤差>3%)

油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第100頁。天然氣壓縮因子的校正2CO2的影響

(>4%時(shí)誤差>5%)

如果天然氣中同時(shí)含有CO2和N2時(shí)3H2S的影響油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第101頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第102頁。五天然氣的體積系數(shù)Bg1定義:氣體在地層條件下所具有的體積（游離態(tài)氣體，如氣頂氣、氣層氣）與標(biāo)準(zhǔn)狀況下所占有體積的比值.(無單位)2計(jì)算:

一般情況下Bg<<13物理意義：反映了單位體積（標(biāo)況）的天然氣地層條件下所占有的體積。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第103頁。六天然氣的壓縮系數(shù)Cg1定義:壓力每改變一個(gè)單位(大氣壓)時(shí)，氣體體積的變化率.或：壓力改變一個(gè)單位(大氣壓)時(shí)，單位氣體體積的變化量.單位:1/MPa

2計(jì)算:

(1)純組分體系氣體壓縮系數(shù)的求法

油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第104頁。

油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第105頁。

油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第106頁。

(2)多組分體系氣體壓縮系數(shù)的求法

求法與前同對比壓縮系數(shù)油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第107頁。

對比壓縮系數(shù)Cgr的求法

油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第108頁。七天然氣的粘度1低壓下天然氣粘度的求法

(1)公式計(jì)算法

(2)查圖法

油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第109頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第110頁。2高壓(>3MPa)下天然氣粘度的求法

(1)

根據(jù)天然氣的組成求出天然氣的比重，并根據(jù)所得比重（查圖）求出天然氣在一個(gè)大氣壓情況下的粘度

.(2)

根據(jù)天然氣的組成求天然氣的臨界壓力和臨界溫度.(3)

求天然氣的對比壓力和對比溫度.(4)查圖得

(5)

油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第111頁。習(xí)題某油田的氣組成如下,油層溫度為t=32℃,油層壓力為8.3MPa.

試求:1、該天然氣的壓縮因子.2、氣體體積系數(shù)Bg.3、如氣井日產(chǎn)氣10000立方米（標(biāo)準(zhǔn)狀況），它在地下所占的體積是多少？4、該氣體的壓縮系數(shù)Cg.5、試從物理意義上區(qū)別Z、Bg、Cg的不同點(diǎn).6、計(jì)算上述氣體在油層壓力為20.0MPa，油層溫度為93.3℃時(shí)氣體的粘度。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第112頁。教學(xué)目的掌握地層原油的各個(gè)高壓物性教學(xué)重點(diǎn)

地層原油的溶解油氣比、體積系數(shù)、壓縮系數(shù)難點(diǎn)地層原油的溶解油氣比、兩相體積系數(shù)第四節(jié)地層原油的高壓物性油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第113頁。一、地層原油的溶解油氣比Rs

定義：地層油的溶解油氣比RS是指單位體積的地面原油在地層條件下所溶解的天然氣量(m3（標(biāo)）/m3).

Vg標(biāo)Vos一般以單級脫氣為準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第114頁。試比較溶解度和溶解油氣比的差別油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第115頁。溶解油氣比與溶解度的關(guān)系

溶解度：指一定(P、T)條件下，單位體積地面油能夠溶解的氣量在標(biāo)態(tài)下的體積。

i)都用Rs表示；

ii)當(dāng)P>Pb時(shí)，溶解度>溶解油氣比；當(dāng)P<Pb時(shí)，溶解度=溶解油氣比；

iii)溶解油氣比是衡量油中溶解了多少氣量的指標(biāo)。

iv)溶解度是衡量油中能夠溶解了多少氣量的指標(biāo)。PPbRs溶解度溶解油氣比油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第116頁。二、地層原油的體積系數(shù)

1、地層原油的單相體積系數(shù)Bo

定義：原油的體積系數(shù)，是地層油體積與地面脫氣油體積之比，用Bo表示。當(dāng):p<pb,p?,Bo?;p>pb,p?,Bo?;p=pb,Bo=BmaxVg標(biāo)VosVof油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第117頁。地層原油的單相體積系數(shù)與壓力的關(guān)系油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第118頁。2、地層油的兩相體積系數(shù)Bt

定義：P?Pb時(shí)，在給定P、T條件下，地層油Vf和其釋出氣體的總體積(兩相體積)與地面原油體積VOS之比。

VoiVobVfVgfVosVgsPiPbP<Pb地面油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第119頁。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第120頁。地層原油的兩相體積系數(shù)與壓力的關(guān)系油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第121頁。3、地層油的壓縮系數(shù)

定義：在等溫條件下，地層原油隨壓力變化的體積變化率。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第122頁。地層原油的壓縮系數(shù)與壓力的關(guān)系油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第123頁。習(xí)題某實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行儲層流體高壓物性分析，在地層溫度93.3℃和原始地層壓力20兆帕下，PVT筒內(nèi)有316立方厘米的油樣。當(dāng)筒內(nèi)壓力降到飽和壓力17兆帕?xí)r，筒內(nèi)油樣的體積為320立方厘米。當(dāng)筒內(nèi)壓力降到13.6兆帕?xí)r，樣品體積增加到335.2立方厘米，放出4.1升氣體后，筒內(nèi)只剩單相原油303立方厘米。再將壓力降到0.1兆帕，溫度降到20℃，排出16.4升氣體,筒內(nèi)原油體積為230立方厘米.試計(jì)算:(1).原始溶解油氣比(2).壓力13.6兆帕?xí)r原油兩相體積系數(shù)(3).壓力在20～17兆帕區(qū)間原油平均壓縮系數(shù)(4).原油原始單相體積系數(shù)(5).壓力13.6兆帕?xí)r溶解油氣比(6).壓力13.6兆帕?xí)r原油單相體積系數(shù)(7).壓力13.6兆帕?xí)r氣體體積系數(shù)(8).壓力13.6兆帕?xí)r氣體壓縮因子(9).壓力17兆帕?xí)r溶解油氣比(10).壓力17兆帕?xí)r原油單相體積系數(shù)油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第124頁。

1.

天然氣在地層水中的溶解度

定義：天然氣在地層水中的溶解度是指地面體條件下單位體積地層水在地層壓力、溫度條件下所溶解的天然氣體積。

在高溫高壓地層條件下，地層水中溶有大量的鹽，只溶有少量的天然氣，

10MPa

壓力下溶氣量，一般不超過1～2m

3/m3

。

天然氣在純水中的溶解度主要取決于壓力與溫度，地層水含鹽量增加，溶解氣量減少。

第五節(jié)地層水的高壓物性油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第125頁。2.

地層水的壓縮系數(shù)

定義：在等溫條件下，地層水隨壓力變化的體積變化率。

油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第126頁。影響Cw的因素

i)P↑=>Cw↓;

ii)T<50℃

,T↑

=>Cw↓;

T>50℃

,T↑=>Cw↓;

iii)Rs↑=>Cw↑,Rs的影響可以校正；

純水壓縮系數(shù)油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第127頁。iv)礦化度↑=>Rs↓=>Cw↓油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第128頁。教學(xué)目的掌握油藏物質(zhì)平衡的概念、物質(zhì)平衡方程式的推導(dǎo)教學(xué)重點(diǎn)

物質(zhì)平衡方程式的推導(dǎo)難點(diǎn)物質(zhì)平衡方程式的推導(dǎo)第六節(jié)流體高壓物性參數(shù)的應(yīng)用

---油藏物質(zhì)平衡方程式油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第129頁。1、油藏物質(zhì)平衡的概念

所以物質(zhì)平衡就是指：在油田開發(fā)階段的某一時(shí)期流體的采出量加上剩余的儲存量等于流體的原始儲量。即物質(zhì)守恒定律，它具有三大特點(diǎn)，即

地下平衡

體積平衡

累積平衡

油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第130頁。2、物質(zhì)平衡方程式的推導(dǎo)

為了推導(dǎo)油藏的物質(zhì)平衡方程式，幾個(gè)假定：

①

孔隙介質(zhì)的孔隙度與壓降無關(guān)，即在壓力發(fā)

生變化時(shí)，孔隙度不發(fā)生變化。

②

氣體在水中溶解度很小，在此可以忽略不計(jì)

③

油氣兩相在任一壓力下均能在瞬間達(dá)到平衡

④

油藏溫度在整個(gè)開發(fā)過程中始終保持不變

油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第131頁。由于實(shí)際中所形成的油氣藏各式各樣，我們不可能對每種類型的油氣藏都來進(jìn)行推導(dǎo)，為了能說明問題，我們特選一個(gè)帶氣頂有邊底水的飽和油藏來進(jìn)行推導(dǎo)，實(shí)際上，其它類型的油氣藏則多半為這種油氣藏的特例。油層物理基礎(chǔ)--課件全文共144頁，當(dāng)前為第132頁。符號說明：

N——原始儲油量，標(biāo)米3

G——原始儲氣量，標(biāo)米3

Rsi——原始溶解油氣比，標(biāo)米3/米3

Np——累積采油量，標(biāo)米3

Rp——累積平均生產(chǎn)油氣比，標(biāo)米3/米3

Rs—油藏壓力降為P時(shí)的溶解油氣比，標(biāo)米3/米3

W—在油壓力降至P時(shí)，侵入油帶的水量，標(biāo)米3

Wp——累積產(chǎn)水量，標(biāo)米3

——原始?xì)忭斎莘e與油帶容積之比值油