油层物理何更生版节公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

1储层烃类系统相态储层烃类系统相态第二章第二章 储层流体物理性质储层流体物理性质油气溶解与分离油气溶解与分离天然气高压物性天然气高压物性原油高压物性原油高压物性地层水高压物性地层水高压物性第1页第1页2储储层层流流体体石油天然天然气气地层水地层水一些分子结构相同一些分子结构相同碳氢化合物混合物碳氢化合物混合物和少许非碳氢化合和少许非碳氢化合物混合物物混合物储层烃类储层烃类:烷烃、环烷烃和烷烃、环烷烃和芳香烃芳香烃第2页第2页3（1 1）高温高压，且石油中溶解有大量烃类气体；高温高压，且石油中溶解有大量烃类气体；储层流体特点：储层流体特点：（2 2）随温度、压力改变，油藏流体物理性质也会）随温度、压力改变，油藏流体物理性质也会发生改变。同时会出现原油脱气、析蜡、地层水析发生改变。同时会出现原油脱气、析蜡、地层水析盐或气体溶解等相态转化现象。盐或气体溶解等相态转化现象。原原因因烃类物质构成是内因；烃类物质构成是内因；温度、压力是外因。温度、压力是外因。第3页第3页4第一节第一节 油气藏烃类相态特性油气藏烃类相态特性 一、油藏烃类化学构成和分类 油藏烃类包括石油、天然气和石蜡。油气化学构油藏烃类包括石油、天然气和石蜡。油气化学构成主要是复杂碳烃化合物。油成主要是复杂碳烃化合物。油藏烃类主要由烷烃藏烃类主要由烷烃第4页第4页5（主要成份），环烷烃、芳香烃构成，烷烃又称石蜡（主要成份），环烷烃、芳香烃构成，烷烃又称石蜡族烃，其通式为族烃，其通式为C Cn nH H2n+22n+2常温常压下常温常压下C C1 1C C4 4 气气C CC C 液液C C以上以上 石蜡石蜡 另外，还含有少许氧、硫、碳化合物，即沥青另外，还含有少许氧、硫、碳化合物，即沥青一一 胶质等。按胶质等。按比重比重可依次把油气藏分为下列几类：可依次把油气藏分为下列几类：（1 1）气藏：以）气藏：以CHCH4 4为主，还含有少许乙烷、丙、丁烷；为主，还含有少许乙烷、丙、丁烷；第5页第5页6 （2 2）凝析气藏：含有比丙烷、丁烷更重烃类，可）凝析气藏：含有比丙烷、丁烷更重烃类，可由甲烷直到辛烷（由甲烷直到辛烷（C C8 8），它在原始条件下是气体，伴），它在原始条件下是气体，伴随随P P下降或采到地面会凝析出液态烃。液态烃比重下降或采到地面会凝析出液态烃。液态烃比重0.6-0.6-0.70.7，颜色浅，称凝析油。，颜色浅，称凝析油。（3 3）临界油气藏：其特点是含有较重烃类，结构）临界油气藏：其特点是含有较重烃类，结构上部靠近气体，下部靠近于油，但油气无明显分界面，上部靠近气体，下部靠近于油，但油气无明显分界面，比重比重0.7-0.80.7-0.8。亦称挥发性油藏。亦称挥发性油藏。（4 4）油藏：分为带气顶和无气顶油藏，油藏中以）油藏：分为带气顶和无气顶油藏，油藏中以液相烃为主，比重液相烃为主，比重0.8-.94,0.940.8-.94,0.94为最高原油比重。为最高原油比重。第6页第6页7 （5 5）重油油藏：比重在）重油油藏：比重在0.940.94以上者，又称稠油油以上者，又称稠油油藏。藏。（6 6）天然沥青砂，其）天然沥青砂，其 0 0不小于不小于10000mPa10000mPa s s，不能，不能流动。流动。二、体系、相、组分、构成及相图二、体系、相、组分、构成及相图 体系：指由一定种类和质量物质所构成整体。体系：指由一定种类和质量物质所构成整体。组分：指混合物体系中各个成份。组分：指混合物体系中各个成份。相：相：指体系或系统中含有相同成份、相同物理、指体系或系统中含有相同成份、相同物理、化化学性质均匀物质部分。学性质均匀物质部分。构成：构成：指混合物体系中各个成份或组分及其相对含量。指混合物体系中各个成份或组分及其相对含量。第7页第7页8相图：相图：某一个体系相态是压力某一个体系相态是压力(p p)、温度、温度(T)(T)和比容和比容(v v)函数函数：相态方程相态方程用来表示相态方程图形。用来表示相态方程图形。油田开发中最惯用是：油田开发中最惯用是：p pTT相图。相图。第8页第8页9三、单、双、多组分相态特性三、单、双、多组分相态特性1.1.单组分体系相态特性单组分体系相态特性 1 1）液体与其蒸气呈平衡状态）液体与其蒸气呈平衡状态 在一个密闭容器内，液体蒸发与蒸气凝结，在一个密闭容器内，液体蒸发与蒸气凝结，若同一时期内，离开液体分子数和回到液体分子若同一时期内，离开液体分子数和回到液体分子数相等，则液数相等，则液体与其蒸气处于平衡状态。体与其蒸气处于平衡状态。2 2）饱和蒸气压）饱和蒸气压 当温度一定，液体与其液面上蒸气呈平衡状当温度一定，液体与其液面上蒸气呈平衡状态时，由此蒸气产生压力称为饱和蒸气压（又简态时，由此蒸气产生压力称为饱和蒸气压（又简称蒸气压）。称蒸气压）。第9页第9页10 3 3）蒸气压曲线（）蒸气压曲线（P PT T曲线）曲线）对某一纯液体，其蒸气压与温对某一纯液体，其蒸气压与温度关系称为该液体蒸气压曲线。度关系称为该液体蒸气压曲线。特性：一线（特性：一线（ACAC线）线）A.A.曲线上各点表示在相应曲线上各点表示在相应温度上，液气两相共存并处于温度上，液气两相共存并处于平衡状态。平衡状态。B.B.反应了单组分相态改变反应了单组分相态改变（T T定，定，P P变，构成未变）。变，构成未变）。C.C.单相分系统露点和泡点单相分系统露点和泡点轨迹相同。轨迹相同。露点压力：露点压力：T T一定，一定，开始从气相中凝结出第开始从气相中凝结出第一批液滴时压力一批液滴时压力。泡点压力：泡点压力：T T一定，一定，开始从液相中分离出第开始从液相中分离出第一批气泡时压力。一批气泡时压力。第10页第10页11 一点（临界点一点（临界点C C）即曲线终点（）即曲线终点（T TC C，P PC C）C C点意义：单组分系统处于临界状态时，液气区别点意义：单组分系统处于临界状态时，液气区别消失，该点也是两相共存最高点，高于该点消失，该点也是两相共存最高点，高于该点P P、T T，组分，组分不再处于两相。不再处于两相。两区：气相区和液相区。两区：气相区和液相区。2.2.双组分烃相图特性双组分烃相图特性 （1 1）两线）两线-泡点线和露点线泡点线和露点线 地层油饱和压力：地层油饱和压力：温度一定温度一定,地层油中开始出现第一批气泡时地层油中开始出现第一批气泡时压力值称地层油饱和压力。压力值称地层油饱和压力。第11页第11页12 （2 2）三区）三区 液相区：泡点线外侧，液相区：泡点线外侧，P P地地P Pb b气体溶于油中成气体溶于油中成单液相。单液相。气相区：露点线外侧气相区：露点线外侧,BCBC线上为气相，压力下线上为气相，压力下降仍为气相。降仍为气相。两相区：对两相区：对ACAC线，由于线，由于 P P地地P Pb b，油中有气分，油中有气分出，对出，对BCBC线，由于压力上升线，由于压力上升,气体液化，因而成两气体液化，因而成两相区。相区。阐明：阐明：1)1)该区为液气平衡共存该区为液气平衡共存P P、T T范围每一点液气范围每一点液气都处于平衡状态；都处于平衡状态；第12页第12页13 2)虚线是液气等百分比线；3)因为P、T不同，液气所占百分比不同；4)相态发生改变后，组分要发生改变。(3)三点 C点（TC，PC）：即二线碰点，在该点液相和气相内涵性质，如P、0、等与数量无关性质相同。T1（CT）：两相区最高温度（临界凝析温度），高于此温度，不论怎样加压，也不能使气体液化。第13页第13页14 P P 1 1（C CP P）：两相区最高压力（临界凝析压力）：两相区最高压力（临界凝析压力),),在在T T1 1 内，压力高于内，压力高于P P1 1 ，无论什么下，无论什么下T T，液体也不能气化。，液体也不能气化。（4 4）反常凝析区）反常凝析区 正：正：T TC C，p p下降下降液体分离出气体液体分离出气体,P,P上升气体凝析上升气体凝析出液体；出液体；反：反：T TC C，p p下降气体凝下降气体凝结出液体结出液体,P,P上升液体气化；上升液体气化；第14页第14页15 反：反：T TC C，p p下降气体凝下降气体凝结出液体结出液体,P,P上升液上升液体气化；体气化；A.A.等温反常蒸发等温反常蒸发 在在T TC CT TT T 1 1（C CT T），压力升高，液体反而气），压力升高，液体反而气化这种反常相变现象称为等温反常蒸发。化这种反常相变现象称为等温反常蒸发。B.B.等温反常凝析等温反常凝析 在在T TC CT TT T 1 1下，压力下降，已蒸发气体又凝下，压力下降，已蒸发气体又凝析出液体这种反常相变现象称为等温反常凝析。析出液体这种反常相变现象称为等温反常凝析。第15页第15页16 如图所表示，在如图所表示，在T TC CT TT T 1 1 下，由下，由 E E3 3 E E2 2 ：P P上升上升,液体气化，液体气化，E E2 2 E E3 3：P P下降气体凝结，即分下降气体凝结，即分别为等温反常蒸发和等温反常别为等温反常蒸发和等温反常凝析。凝析。注：反常区只是在注：反常区只是在C C点附点附近较小区域内出现。近较小区域内出现。E E2 2点：上露点；点：上露点；E E4 4点：点：下露点。下露点。第16页第16页173.3.多组分烃相图特性多组分烃相图特性 （1 1）两线三区三点和反常凝）两线三区三点和反常凝析区析区 （2 2）图中各点所代表相态）图中各点所代表相态 在在C C点左侧一定范围内点左侧一定范围内,(,(等温下）各点：等温下）各点：D D1 1点点(J)(J)一单相液（未饱和油藏，无气顶）一单相液（未饱和油藏，无气顶）P PPb Pb D D 2 2 点点(I)(I)一饱和（一饱和（100100）单相（饱和油藏，临）单相（饱和油藏，临界油气藏）界油气藏）P PPb Pb D D 3 3点点(L)(L)一液气相两（带气顶油气藏）一液气相两（带气顶油气藏）P PPbPb第17页第17页18 在在T TC CT TT T1 1 下，且同一温度下，且同一温度下：下：E E1 1（反）凝析单气相（反）凝析单气相(凝析气凝析气藏藏)E E2 2一饱和凝析单气相（一饱和凝析单气相（100100）E E3 3一凝析油气相一凝析油气相 T TT T 1 1 F F点一单气相（纯气藏）无论点一单气相（纯气藏）无论什么情况下都为单气相。什么情况下都为单气相。第18页第18页19 1-1 1-1 作业：分析多组分作业：分析多组分P PT T图在温度一定图在温度一定各点相态随压力改变规律（从低压到高压再从高各点相态随压力改变规律（从低压到高压再从高压到压低）。压到压低）。复习与思考题：复习与思考题：1.1.什么是泡点压力、露点压力和地层油饱和压力？什么是泡点压力、露点压力和地层油饱和压力？2.2.何谓等温反常蒸发？何谓等温反常凝析？何谓等温反常蒸发？何谓等温反常凝析？3.3.分析多组分分析多组分P PT T图在温度一定各点相态随压力改图在温度一定各点相态随压力改变规律。变规律。4.4.多组分多组分P PT T图油气相态改变规律对于凝析气藏开图油气相态改变规律对于凝析气藏开发有何主要启示作用？为何？发有何主要启示作用？为何？第19页第19页20思考与讨论：思考与讨论：1.1.多组分多组分P PT T图油气相态改变规律对于图油气相态改变规律对于凝析气藏开发有何主要启示作用？为何？凝析气藏开发有何主要启示作用？为何？2.2.依据图依据图2-62-6试分析为何在混相驱提升采试分析为何在混相驱提升采收率时，要选取收率时，要选取作混相剂？作混相剂？第20页第20页21第二节第二节 气体在石油中气体在石油中 溶解与分离溶解与分离 一、一、天然气在石油中溶解天然气在石油中溶解 .天天然然气气在在原原油油中中溶溶解解度度（g g）在在一一定定压压力力温温度下，单位体积原油中溶解度下，单位体积原油中溶解 天然气量。（天然气量。（s s m m/m/m）第21页第21页22如如p=9.0MPa,t=80p=9.0MPa,t=800 0C C 条件下，条件下，1m1m3 3原油能溶原油能溶 解解200sm200sm3 3天然气，则天然气，则Rg=200/1=200s mRg=200/1=200s m/m/m.2.2.影响影响RgRg原因原因1 1）压力对）压力对Rg Rg 影响影响 引入亨利定律：温度一定，单组分气体在引入亨利定律：温度一定，单组分气体在液体中溶解度和压力普通成正比液体中溶解度和压力普通成正比.即即 =式中式中:-溶解度，溶解度，smsm/m/m p-溶解时气体压力MPa -溶解系数，sm/mMPa.第22页第22页23 表示在一定温度下，每增长一个压力时，单位体表示在一定温度下，每增长一个压力时，单位体积液体中溶解气量。积液体中溶解气量。定律对一些单质烃气体在原油中溶解是适当，如：定律对一些单质烃气体在原油中溶解是适当，如：甲烷，丙烷，而乙烷为折线。甲烷，丙烷，而乙烷为折线。图图1 1 图1曲线成因：初始曲线段：各组分不同；直线段：只剩甲烷，满足亨利定律。第23页第23页24图图2 2RgP0400C600C2 2）温度对）温度对RgRg影响影响 曲线特点，曲线特点，p p、构成一定、构成一定,T,T上升上升,RgRg下降。下降。原因：温度上升，液体而易挥发，则溶于原因：温度上升，液体而易挥发，则溶于液中气体下降。液中气体下降。第24页第24页253)构成对Rg影响图3 RgT0丙烷丙烷乙烷乙烷甲烷甲烷 图图3 3曲线特点：同一原油，曲线特点：同一原油，P P、T T一定，一定，R R重重烃烃轻轻烃烃。试分析曲线原因：在相同试分析曲线原因：在相同条件下，甲烷与乙烷比较，乙条件下，甲烷与乙烷比较，乙烷分子量大，较难挥发，易于烷分子量大，较难挥发，易于溶解在油中，故乙烷溶解在油中，故乙烷g g 大。大。结论：液气成份愈靠近，结论：液气成份愈靠近，愈大。愈大。第25页第25页26 4 4）原油相对密度对）原油相对密度对RgRg影响图影响图 图图4 4曲线特点曲线特点:在同一在同一P P、下，同一天然气下，轻、下，同一天然气下，轻质油中质油中g g不小于重质油中不小于重质油中g g,R,R轻油轻油重油重油。分析：图分析：图4 4阐明，油气成份愈阐明，油气成份愈靠近，烃类气体在原油中溶解度就愈大。靠近，烃类气体在原油中溶解度就愈大。第26页第26页27 二、天然气在石油中分离二、天然气在石油中分离 油油气气分分离离，即即伴伴伴伴随随压压力力减减少少而而出出现现原原油脱气是生产中最常见现象。油脱气是生产中最常见现象。1.1.一一次次脱脱气气：压压力力在在地地层层压压力力瞬瞬间间降降至至大大气气压压,再再分分别别测测出出油油气气量量，这这种种脱脱气气方方式式叫叫一次脱气。一次脱气。(亦称接触分离或闪蒸分离亦称接触分离或闪蒸分离)。1 1）特点：脱气过程中系统构成不变。）特点：脱气过程中系统构成不变。由图阐明。由图阐明。第27页第27页28一次脱气示意图一次脱气示意图第28页第28页29阐明两点：阐明两点：.该图由上图得来。该图由上图得来。.拐点以上之拐点以上之 为油为油气体积之和。气体积之和。VPPb2 2）脱气过程）脱气过程p-vp-v图图第29页第29页30 2.多级脱气多级脱气 每一级脱气待排走之后，液相再继续进行下一级脱气，这种脱气方式称为多级脱气。特特点点:脱气是在系统构成逐层改变条件下进行脱气。由图阐明。第30页第30页31多多 级级 脱脱 气气第31页第31页32 3.微分脱气：在脱气过程中，伴随气体分出，不停地将气体放掉而进行脱气称为微分脱气。2、3脱气共性：二者都是将气相放掉,组成随脱气过程而改变;不同点是，后者级数远大于前者而每一级分出气量又极小。第32页第32页33 讨论题：一次脱气和多级脱气，哪个脱出讨论题：一次脱气和多级脱气，哪个脱出气量（或油量）大，为何？两者原油粘度又是气量（或油量）大，为何？两者原油粘度又是如何改变？如何改变？复习与思考：复习与思考：1.1.何谓一次脱气、多级脱气和微分脱气？何谓一次脱气、多级脱气和微分脱气？2.2.一次脱气、多级脱气和微分脱气特点是一次脱气、多级脱气和微分脱气特点是什么？什么？3.3.试分析脱气过程试分析脱气过程p-vp-v图形成原因。图形成原因。第33页第33页