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第四节第四节 地层油高压物性参数地层油高压物性参数 1 1 地层油密度和相对密度地层油密度和相对密度 2 2 地层原油溶解气油比地层原油溶解气油比 3 3 地层原油体积系数地层原油体积系数 4 4 地层原油压缩系数地层原油压缩系数 5 5 地层原油粘度地层原油粘度 6 6 原油凝固点原油凝固点第1页1、地下原油因为溶解有大量天然气。、地下原油因为溶解有大量天然气。其密度其密度通常要比通常要比地面脱气原油密度小。地面脱气原油密度小。2 2、地下原油密度随温度增加而下降。、地下原油密度随温度增加而下降。3 3、当压力小于饱和压力时，因为随压力增加，溶解天然气量增加，因而原油密、当压力小于饱和压力时，因为随压力增加，溶解天然气量增加，因而原油密度减小；当压力高于饱和压力时，天然气已全部溶解，随压力增加原油受压度减小；当压力高于饱和压力时，天然气已全部溶解，随压力增加原油受压缩，因而原油密度增大缩，因而原油密度增大 。一一.地层油密度和相对密度地层油密度和相对密度地层原油特点：地层原油特点：地层原油处于高温高压状态，地层原油处于高温高压状态，油中溶解有大量天然气。油中溶解有大量天然气。第2页 A A、当当PPb时时：RsRs不不随随压压力力改改变变而改变，为原始溶解气油比而改变，为原始溶解气油比RsRs i。B B、当当PPb时时：RsRs随随压压力力降降低低而而降降低低。（压压力力降降低低，一一部部分分气气体体已已从从地地层层原原油油中中逸逸出出，溶溶解解于于原原油油中中气气量量降降低低，故溶解气油比故溶解气油比R Rs s降低。）降低。）C C、当当P PP Pb b(饱饱和和压压力力)时时，RsRs为为最最大值。大值。二二.地层原油溶解气油比（地层原油溶解气油比（RsRs）1 1 1 1、RsRs定义：定义：定义：定义：地层油溶解气油比地层油溶解气油比地层油溶解气油比地层油溶解气油比R Rs s是指单是指单是指单是指单位体积地面原油在地层压力、温度下所溶有天然位体积地面原油在地层压力、温度下所溶有天然位体积地面原油在地层压力、温度下所溶有天然位体积地面原油在地层压力、温度下所溶有天然气在标准状态下体积。气在标准状态下体积。气在标准状态下体积。气在标准状态下体积。2 2、RsRs与压力改变关系与压力改变关系与压力改变关系与压力改变关系第3页三、地层原油体积系数三、地层原油体积系数1、地层原油单相体积系数（、地层原油单相体积系数（Bo）Bo定定义义：原原油油在在地地层层条条件件下下体体积积(即即地地层层油油体体积积)与与其其在在地地面面脱脱气气后后体体积之比，积之比，原油地下体积系数，简称为原油体积系数，原油地下体积系数，简称为原油体积系数，用用Bo表示，即：表示，即：2、原油体积系数随压力改变关系、原油体积系数随压力改变关系 (1)当当PPb 时，体积系数随压力降低而增加。（这是因为单相地层时，体积系数随压力降低而增加。（这是因为单相地层油体积油体积Vf 膨胀，故膨胀，故Bo增加。）增加。）(2)当当PPb时，时，Bo随压力降低而减小。（这是因为随地层压力降低，随压力降低而减小。（这是因为随地层压力降低，溶解气量减小，地层油体积溶解气量减小，地层油体积Vf 收缩，故收缩，故Bo随压力降低而减小。）随压力降低而减小。）(3)当当PPb时，体积系数时，体积系数Bo最大。（这是因为单相地层油体积最大。（这是因为单相地层油体积在在Pb时膨胀到达最大。）时膨胀到达最大。）第4页2、原油收缩系数、原油收缩系数地层油由地下至地面脱气后，其体积必定变小，这种现象称为地层原油收缩，收缩程度用原油收缩系数或原油收缩率表示：（1）定义收缩系数为原油体积系数倒数，即o=1B oVosVf。用收缩系数乘以地层条件下体积，可求得地面脱气油体积；反之，用体积系数乘以地面脱气油体积，也可求得地层油体积。这么很方便地进行地面油体积与地层油体积换算。（2）收缩率定义为。从物理意义上讲，反应了原油采至地面后体积收缩量。第5页3、地层油气两相体积系数（、地层油气两相体积系数（Bt）地层油气两相体积系数是指:当油层压力低于饱和压力时，地层中原当油层压力低于饱和压力时，地层中原油和析出气体总体积与它在地面脱气后原油体积之比，用符号油和析出气体总体积与它在地面脱气后原油体积之比，用符号Bt表示。表示。(1)当当地地层层压压力力大大于于或或等等于于饱饱和和压压力力(即即PPb)时时，RsRsi，使使RsiRs0，则则BtBob，即两相体积系数等于单相油体积系数，即两相体积系数等于单相油体积系数。(2)当当地地层层压压力力降降低低到到地地面面大大气气压压时时，油油中中溶溶解解气气全全部部脱脱出出，Rs0；此此时时，Bg1，Bo1，故得出，故得出Bt1+Rsi，此时，此时Bt为最大值。为最大值。(3)因因为为Bo、Bg、Rs均均为为压压力力P函函数数，Bt也也是是压压力力函函数数，Bt-P关关系系曲曲线线如如图图43中虚线所表示。中虚线所表示。第6页Petro-Physics 油层物理学第四章第四章 地层流体的高压物性地层流体的高压物性 中国石油大学（北京）n111第7页四、地层原油压缩系数四、地层原油压缩系数四、地层原油压缩系数四、地层原油压缩系数 所所谓谓原原油油压压缩缩系系数数是是指指地地层层油油体体积积随随压压力力改改变变改改变变率率。在在等等温条件下原油压缩系数：温条件下原油压缩系数：第8页第9页五、地层原油粘度五、地层原油粘度五、地层原油粘度五、地层原油粘度 地层原油粘度是石油工程计算中主要参数之一。它是影响油井产量主要原因，有些原油因为粘度过大，致使油井无法产油。第10页1 1、原油分子量越大，则粘度越高。、原油分子量越大，则粘度越高。2 2、原油中非烃含量（即胶质、原油中非烃含量（即胶质-沥青含量）越高，沥青含量）越高，则粘度越高。则粘度越高。五、五、五、五、地层原油粘度地层原油粘度地层原油粘度地层原油粘度 原油粘度主要影响原因有原油分子量、原油中非烃含量（即胶原油粘度主要影响原因有原油分子量、原油中非烃含量（即胶质质-沥青含量）、压力、温度沥青含量）、压力、温度。第11页3、原原油油粘粘度度对对于于温温度度改改变变是是很很敏敏感感。温温度度提提升升，原原油油粘度降低。粘度降低。第12页50C50C时，时，500mPa.s 500mPa.s 100C100C时，时，100mPa.s 100mPa.s 8mPa.s/10C8mPa.s/10C第13页4、压力对地层原油粘度影响压力对地层原油粘度影响(1)当当PPb 时，粘度随压力降低而减小。时，粘度随压力降低而减小。(2)当当PPb时，时，粘度粘度随压力降低而增大。（这是因为随地层压力降低，溶随压力降低而增大。（这是因为随地层压力降低，溶解气量减小。）解气量减小。）(3)当当PPb时，粘度最小。时，粘度最小。第14页六、原油凝固点六、原油凝固点石蜡初始结晶温度，随溶解气量增加而降低。原油凝固点是指原油冷却由流动态到失去流动性临界温度点。第15页三个温度点：凝固点、反常点、析蜡点三个温度点：凝固点、反常点、析蜡点三个区域：固体区、牛顿流体、非牛顿流体三个区域：固体区、牛顿流体、非牛顿流体牛顿流体假塑性屈服塑性第16页经典未饱和油藏地层油高压物性参数随压力改变规律经典未饱和油藏地层油高压物性参数随压力改变规律第17页第五节第五节 地层水高压物性地层水高压物性 地地地地层层层层水水水水或或或或称称称称油油油油层层层层水水水水是是指指处处于于油油藏藏边边部部和和底底部部边边水和底水、层间水以及与原油同层束缚水总称。水和底水、层间水以及与原油同层束缚水总称。束束束束缚缚缚缚水水水水是是油油藏藏形形成成时时残残余余在在孔孔隙隙中中水水，它它与与油油气共存但不参加流动，所以称为束缚水。气共存但不参加流动，所以称为束缚水。地层水是与石油天然气紧密接触地层流体，边地层水是与石油天然气紧密接触地层流体，边水和底水常作为驱油动力，而束缚水尽管不流动，水和底水常作为驱油动力，而束缚水尽管不流动，但它在油层微观孔隙中分布特征直接影响着油层但它在油层微观孔隙中分布特征直接影响着油层含油饱和度。含油饱和度。第18页了解地层水性质和组成含有以下意义：了解地层水性质和组成含有以下意义：（1）能够判断边水流向、判断断块连通性，）能够判断边水流向、判断断块连通性，分析油井出水原因；分析油井出水原因；（2）研究注入水配伍性、分析储层伤害原因）研究注入水配伍性、分析储层伤害原因和程度（如结垢）；和程度（如结垢）；（3）为油田污水处理及排污设计提供依据。）为油田污水处理及排污设计提供依据。（4）依据油田水型判断沉积环境。）依据油田水型判断沉积环境。第19页第五节第五节 地层水高压物性地层水高压物性 一、地层水化学组成及地层水分类一、地层水化学组成及地层水分类二、地层水高压物性二、地层水高压物性 1)、天然气在地层水中溶解度天然气在地层水中溶解度 2)、地层水压缩系数、地层水压缩系数3)、地层水体积系数、地层水体积系数 4)、地层水粘度地层水粘度第20页第五节第五节 地层水高压物性地层水高压物性 一、地层水化学组成一、地层水化学组成一、地层水化学组成一、地层水化学组成1、化学组成、化学组成地地层层水水在在地地层层中中长长久久与与岩岩石石和和原原油油接接触触，通通常常含含有有相相当当多多金金属属盐盐类类，如如钾钾盐盐、钠盐、钙盐、镁盐等，尤其以钾盐、钠盐最多，故称为盐水。钠盐、钙盐、镁盐等，尤其以钾盐、钠盐最多，故称为盐水。地层水溶液中地层水溶液中:1)常见阳离子为常见阳离子为Na+、K+、Ca2+、Mg2+，2)常见阴离子为常见阴离子为Cl、SO42、HCO3及及CO32、NO3、Br、I 3)不不一一样样种种类类微微生生物物，其其中中最最常常见见是是非非常常顽顽固固厌厌氧氧硫硫酸酸还还原原菌菌，它它们们助助长长了了油油井井套套管管腐腐蚀蚀，在在注注水水过过程程中中造造成成地地层层堵堵塞塞。这这些些微微生生物物起起源源尚尚不不十十分分清清楚，它们可能存在于封闭油藏中，或因为钻井而带入地层。楚，它们可能存在于封闭油藏中，或因为钻井而带入地层。4)4)微量有机物质，微量有机物质，如环烷酸、酯肪酸、胺酸、腐植酸和其它比较复杂如环烷酸、酯肪酸、胺酸、腐植酸和其它比较复杂有机化合物等。因为这些有机酸对注入水洗油能力有直接影响，所以，在油田有机化合物等。因为这些有机酸对注入水洗油能力有直接影响，所以，在油田注水水质选择上要对它们给予重视。注水水质选择上要对它们给予重视。第21页2、矿化度与离子毫克当量浓度、矿化度与离子毫克当量浓度矿化度矿化度矿化度矿化度:代代表表水水中中矿矿物物盐盐总总浓浓度度，用用mgL或或ppm（百百万万分分之之一一）来来表表示示。地地层层水水总矿化度表示水中正、负离子含量之总和。总矿化度表示水中正、负离子含量之总和。原原始始地地层层条条件件下下，高高矿矿化化度度地地层层水水处处于于饱饱和和溶溶液液状状态态，当当由由地地层层流流至至地地面面时时，会会因因为为温温度度、压压力力降降低低，造造成成盐盐从从地地层层水水中中析析出出，严严重重时时还还可可在在井井筒筒中中结结盐，给生产带来困难。盐，给生产带来困难。离子毫克当量浓度离子毫克当量浓度离子毫克当量浓度离子毫克当量浓度:离子毫克当量浓度等于某离子浓度除以该离子当量。离子毫克当量浓度等于某离子浓度除以该离子当量。比比如如，已已知知氯氯离离子子(Cl)浓浓度度为为7896mgL，而而氯氯离离子子化化合合当当量量35.3，则则氯离子氯离子毫克当量浓度毫克当量浓度毫克当量浓度毫克当量浓度789635.3225.6毫克当量升。毫克当量升。第22页第23页第五节第五节 地层水高压物性地层水高压物性 一、地层水化学组成一、地层水化学组成一、地层水化学组成一、地层水化学组成3、硬度、硬度 地地层层水水硬硬度度是是指指地地层层水水中中钙钙、镁镁等等二二价价阳阳离离子子含含量量大大小小。在在使使用用化化学学驱驱(如如注注入入聚聚合合物物或或活活性性剂剂等等)时时，水水硬硬度度太太高高，注注入入化化学学剂剂会会产产生生沉沉淀淀而而影影响响驱驱替替效效果果。所所以以，在在油油田田生生产产中中必必须须对对地地层层水水矿矿化化度度、硬硬度度有有清清楚楚认认识。识。第24页二、地层水水型分类二、地层水水型分类二、地层水水型分类二、地层水水型分类 1 1、水型分类、水型分类、水型分类、水型分类苏林分类法苏林分类法苏林分类法苏林分类法(1)硫硫酸酸钠钠(Na2SO4)水水型型：代表大陆冲刷环境条件下形成水，普通来说，此水型是环境封闭性差反应，该环境不利于油气聚集和保留。地面水多半为该水型。(2)重重重重碳碳碳碳酸酸酸酸钠钠钠钠(NaHCO(NaHCO3 3)水水水水型型型型：代表大陆环境条件下形成水型，该水型水在油田中分布很广，它出现可作为含油良好标志。(3)氯氯氯氯化化化化镁镁镁镁(MgCl(MgCl2 2)水水水水型型型型：代表海洋环境下形成水。该水型普通多存在于油、气田内部。(4)氯氯氯氯化化化化钙钙钙钙(CaCl(CaCl2 2)水水水水型型型型：代表深层封闭结构环境下形成水，环境封闭性好，有利于油、气聚集和保留，是含油气良好标志。第25页第26页第27页图图4 48 8 离子化合次序示意图离子化合次序示意图 2 2、水型判断方法、水型判断方法、水型判断方法、水型判断方法阴、阳离子结合次序阴、阳离子结合次序阴、阳离子结合次序阴、阳离子结合次序 第28页第29页三、三、地层水高压物性地层水高压物性 1、天然气在地层水中溶解度天然气在地层水中溶解度是指地面条件下单位体积地层水，在地层压力、温度条件下所溶解天然气体积（单位：（标）m3m3）。第30页地地层层水水压压缩缩系系数数定定义义为为地地层层水水单单位位压压力力改改变变时时体体积积改改变变率率，其其数数学学表示式为：表示式为：式中：式中：C Cw w 地层水压缩系数，地层水压缩系数，MPaMPa1 1；V Vw w 地层水体积，地层水体积，m m3 3；地层水压缩系数地层水压缩系数C Cw w与压力、温度和溶解气量关系表示在图与压力、温度和溶解气量关系表示在图4 49 9中中 恒温条件下地层水体积随压力改变率，恒温条件下地层水体积随压力改变率，m m3 3/MPa/MPa2、地层水压缩系数、地层水压缩系数 计算油层弹性能量时，地层水弹性是相当主要一个方面。计算油层弹性能量时，地层水弹性是相当主要一个方面。第31页第32页3 3、地层水体积系数地层水体积系数 定定义义为为等等量量地地层层水水在在地地下下体体积积与与其其在在地地面面条条件件下下体体积积之之比，其数学表示式为：比，其数学表示式为：式中：式中：B Bw w地层水体积系数；小数地层水体积系数；小数 V Vw w在地层条件下，地层水体积，在地层条件下，地层水体积，m m3 3；V Vwsws该地层水在地面条件下体积，该地层水在地面条件下体积，m m3 3。第33页地层水体积系数与温度、压力以及溶气大小相关。地层水体积系数与温度、压力以及溶气大小相关。地层水体积系数伴随温度增加而增加，伴随压力增加而减小；地层水体积系数伴随温度增加而增加，伴随压力增加而减小；第34页地地层层水水粘粘度度与与温温度度、压压力力和和含含盐盐量量关关系系见见图图4 41111和和图图4 41212所表示。所表示。由由图图能能够够看看出出：温温度度对对地地层层水水粘粘度度影影响响较较大大，伴伴随随温度增高而粘度大大降低，但压力对其影响甚微。温度增高而粘度大大降低，但压力对其影响甚微。4 4、地层水粘度、地层水粘度第35页第36页第37页 测定油气高压物性方法测定油气高压物性方法 1 1、PVTPVT试验装置试验装置 2 2、油气样品准备、油气样品准备 3 3、黑油相态及物性测定、黑油相态及物性测定 (1)(1)饱和压力和压缩系数测定饱和压力和压缩系数测定 (2)(2)地层油溶解气油比和体积系数测定地层油溶解气油比和体积系数测定 (3)(3)地层油粘度测定地层油粘度测定 第六节第六节 地层油、气高压物性参数测算地层油、气高压物性参数测算第38页4 4、凝析气相图及物性测定、凝析气相图及物性测定 5 5、干气物性分析、干气物性分析6 6、试验数据匀整、试验数据匀整 （1 1）高于饱和压力时原油体积系数）高于饱和压力时原油体积系数B Bo o匀整匀整 （2 2）低于饱和压力时两相体积系数匀整）低于饱和压力时两相体积系数匀整（3 3）天然气体积系数）天然气体积系数B Bg g匀整匀整 第六节第六节 地层油、气高压物性参数测算地层油、气高压物性参数测算第39页图图4-14 4-14 地层油高压物性分析流程示意图地层油高压物性分析流程示意图 在在矿矿场场实实际际中中，最最惯惯用用方方法法是是室室内内试试验验对对原原油油和和天天然然气气高高压物性分析和实测，其分析流程简图如图压物性分析和实测，其分析流程简图如图4 41414所表示。所表示。第六节第六节 地层油、气高压物性参数测算地层油、气高压物性参数测算第40页1 1、PVTPVT试验装置试验装置 用用来来测测定定油油气气高高压压物物性性装装置置称称为为高高压压物物性性仪仪，或或简简称称为为PVTPVT仪仪。图图4 41515为为原原油油高高压物性仪流程示意图，其主要由以下几部分组成：压物性仪流程示意图，其主要由以下几部分组成：(1)PVT(1)PVT筒筒(5)(5)、(6)(6)：这这是是装装置置关关键键，是是油油样样或或气气样样到到达达相相平平衡衡高高压压容容器器，普普通通带带有有视视窗窗。用用于于黑黑油油PVTPVT筒筒视视窗窗在在上上部部，以以观观察察泡泡点点。用用于于凝凝析析气气PVTPVT筒筒视视窗窗在在下下部部，以以观观察察露露点点。视视窗窗材材料料为为蓝蓝宝宝石石或或高高强强度度玻玻璃璃。图图中中仪仪器器由由(5)(5)、(6)(6)两两个个PVTPVT筒筒组组成成，一一个个为为主主釜釜，另一个为副釜。两个另一个为副釜。两个PVTPVT筒之间经过管线相连，并有一个毛细管粘度计旁路。筒之间经过管线相连，并有一个毛细管粘度计旁路。(2)(2)高高压压计计量量泵泵(13)(13)、(14)(14)：能能够够加加压压并并计计量量PVTPVT筒筒油油气气体体积积，图图中中PVTPVT筒筒中中与与活活塞塞相相连连接接就就是是高高压压计计量量泵泵螺螺杆杆，油油气气体体积积计计量量经经过过传传感感器器探探测测活活塞塞位位置置并并由由计计算算机机程程序序测测算算并并统计。统计。(3)(3)压力表压力表(11)(11)、(12)(12)：测量高压容器内压力。：测量高压容器内压力。(4)(4)油气分离器油气分离器(2)(2)和气量计和气量计(1)(1)：当进行差异分离脱气试验时，测量产出气体体积。：当进行差异分离脱气试验时，测量产出气体体积。(5)(5)高压粘度计：由毛细管高压粘度计：由毛细管(4)(4)和压差传感器和压差传感器(6)(6)组成，在线测量高压含气油粘度。组成，在线测量高压含气油粘度。(6)(6)恒温箱：将恒温箱：将PVTPVT筒、高压粘度计等全部置于恒温箱内，保持地层温度。筒、高压粘度计等全部置于恒温箱内，保持地层温度。(7)(7)外外部部转转样样设设备备：包包含含取取样样器器(7)(7)、转转样样器器恒恒温温水水浴浴(8)(8)和和转转样样泵泵(10)(10)以以及及转转样样泵泵工工作作液液储罐储罐(9)(9)。第六节第六节 地层油、气高压物性参数测算地层油、气高压物性参数测算第41页图图4 415 15 地层油高压物性仪（无汞地层油高压物性仪（无汞PVTPVT仪）流程示意图仪）流程示意图 第六节第六节 地层油、气高压物性参数测算地层油、气高压物性参数测算第42页第六节第六节 地层油、气高压物性参数测算地层油、气高压物性参数测算第43页计计 算算 出出不不 一一 样样 压压力力P P下下Y Y值值，绘绘制制Y-PY-P关关系系曲曲线线(图图4 417)17)，普普 通通 为为 直直线。线。第六节第六节 地层油、气高压物性参数测算地层油、气高压物性参数测算第44页矿矿场场惯惯用用地地层层油油饱饱和和压压力力图图版版如如图图4 41818所所表表示示。因因为为该该图图考考虑虑了了与与饱饱和和压压力力相相关关各各种种原原因因，故故该该图图含含有有较较高高精精度度，与与实实测测值值通通常常仅仅差差7 7。查查图图时时，从从溶溶解解气气油油比比开开始始，考考虑虑地地面面原原油油密密度度、地地层层温温度度，天天然然气气密密度度，依依据据实实际际数数值值在在对对应应曲曲线线上上依依次次拐拐弯弯转折，最终得到饱和压力。转折，最终得到饱和压力。也可采取该图版从当前饱和压力开始反求溶解也可采取该图版从当前饱和压力开始反求溶解气油比，但要注意所用压力不能高于油藏原始饱和气油比，但要注意所用压力不能高于油藏原始饱和压力，因为，实际油藏高于饱和压力溶解气油比与压力，因为，实际油藏高于饱和压力溶解气油比与饱和压力下溶解气油比相等。饱和压力下溶解气油比相等。第六节第六节 地层油、气高压物性参数测算地层油、气高压物性参数测算第45页二、图版法求地层原油高压物性参数二、图版法求地层原油高压物性参数 1 1、查图版求地层原油饱和压力、查图版求地层原油饱和压力 2 2、查图版求地层油体积系数、查图版求地层油体积系数 3 3、利用图版求地层油粘度、利用图版求地层油粘度 第六节第六节 地层油、气高压物性参数测算地层油、气高压物性参数测算第46页第六节第六节 地层油、气高压物性参数测算地层油、气高压物性参数测算第47页地地 层层 原原油油体体积积系系数数与与溶溶解解气气油油比比、天天然然气气相相对对密密度度、地地面面原原油油相相对对密密度度以以及及地地层层温温度度间间相相关关关关系系相相关关图图版版如如图图4 41919所所 表表示。示。第六节第六节 地层油、气高压物性参数测算地层油、气高压物性参数测算第48页第六节第六节 地层油、气高压物性参数测算地层油、气高压物性参数测算第49页第六节第六节 地层油、气高压物性参数测算地层油、气高压物性参数测算第50页第六节第六节 地层油、气高压物性参数测算地层油、气高压物性参数测算第51页3.3 经验关系式法计算原油高压物性参数经验关系式法计算原油高压物性参数1、计算地下原油粘度贝格斯(Beggs)和诺宾森(Robinson)曾提出，由油层温度下脱气油粘度来确定油层条件下原始粘度相关公式为：(422)(423)式中：o油层条件下原油粘度，mPas；od油层温度下脱气原油粘度，mPas；o地面脱气油密度，gcm3；Rs溶解气油比，m3t。第52页三、三、经验关系式法计算原油高压物性参数经验关系式法计算原油高压物性参数 2、计算饱和压力下原油体积系数计算饱和压力下原油体积系数 利利用用Standing(斯斯坦坦丁丁)经经验验相相关关关关系系，计计算算饱饱和和压压力力下下原原油油体体积积系系数数关关系式为：系式为：(424)式中：式中：Bob饱和压力下原油体积系数饱和压力下原油体积系数m3/m3；Rs溶解气油比，溶解气油比，m3t；地面原油相对密度，无因次；地面原油相对密度，无因次；地面天然气相对密度，无因次；地面天然气相对密度，无因次；t t油藏温度油藏温度,第53页一、物质平衡方程式推导一、物质平衡方程式推导1、油藏物质平衡标准、油藏物质平衡标准物质平衡就是指：在油田开发阶段某一时期流体采出量加上剩下储存量物质平衡就是指：在油田开发阶段某一时期流体采出量加上剩下储存量等于流体原始储量。如等于流体原始储量。如 油藏中原有气量产出气量油藏中原有气量产出气量+油藏中剩下气量油藏中剩下气量2 2、假设条件、假设条件孔隙介质孔隙度与压降无关，即在压力发生改变时，孔隙度不发生改孔隙介质孔隙度与压降无关，即在压力发生改变时，孔隙度不发生改变。变。气体在水中溶解度很小，在此能够忽略不计气体在水中溶解度很小，在此能够忽略不计油气两相在任一压力下均能在瞬间到达平衡油气两相在任一压力下均能在瞬间到达平衡油藏温度在整个开发过程中一直保持不变油藏温度在整个开发过程中一直保持不变第七节第七节 油气藏物质平衡方程油气藏物质平衡方程第54页一个带有气顶一个带有气顶饱和油藏饱和油藏，而且在开发过程中有水侵，而且在开发过程中有水侵入。油藏在开发前后采出油、气、水体积、压力改变入。油藏在开发前后采出油、气、水体积、压力改变情况如图所表示：情况如图所表示：第55页Petro-Physics 油层物理学第四章第四章 地层流体的高压物性地层流体的高压物性 中国石油大学（北京）符号说明：符号说明：N原始储油量，标米原始储油量，标米3 G原始储气量，标米原始储气量，标米3Rsi原始溶解气油比，标米原始溶解气油比，标米3/米米3 Np累积采油量，标米累积采油量，标米3Rp累积平均生产气油比，标米累积平均生产气油比，标米3/米米3（采出气量（采出气量/采出油量）采出油量）Rs油芷压力降为油芷压力降为P时溶解油气比，标米时溶解油气比，标米3/米米3W在油芷压力降至在油芷压力降至P时，侵入油带水量，标米时，侵入油带水量，标米3Wp累积产水量，标米累积产水量，标米3m原始气顶容原始气顶容 积与油带容积之比值积与油带容积之比值Boi原始条件下地层油体积系数原始条件下地层油体积系数 Bo压力降为压力降为P时地层油体积系数时地层油体积系数Bgi原始油芷压力下气体体积系数原始油芷压力下气体体积系数 Bg在压力为在压力为P时气体体积系数时气体体积系数Bti原始油芷压力下油气两相体积系数原始油芷压力下油气两相体积系数 Bt在压力为在压力为P时地层油气两相体积系数时地层油气两相体积系数Bw在压力为在压力为P时地层水体积系数时地层水体积系数第56页Petro-Physics 油层物理学第四章第四章 地层流体的高压物性地层流体的高压物性 中国石油大学（北京）（油藏中原始储气量）（油藏中原始储气量）地面地面=（采出气量（采出气量+剩下在地下气量）剩下在地下气量）地面地面气顶气量气顶气量+溶解气量溶解气量=产油量产油量生产气油比生产气油比+剩下气顶气量剩下气顶气量+剩下溶解气量剩下溶解气量气顶气量气顶气量=mNBoi/Bg 溶解气量（原始）溶解气量（原始）=NRsi（油藏中原始储气量）（油藏中原始储气量）地面地面=mNBoi/Bgi+NRsi采出气量采出气量=RpNp剩下气顶气量剩下气顶气量=（m+1）NBoi-（N-Np）Bo-（W-Wp）Bw/Bg剩下溶解气量剩下溶解气量=（N-Np）Rs（采出气量（采出气量+剩下在地下气量）剩下在地下气量）地面地面=RpNp+（N-Np）Rs+（m+1）NBoi-（N-Np）Bo-（W-Wp）Bw/Bg代入上述方程得：代入上述方程得：第57页油气藏物质平衡方程油气藏物质平衡方程同学们注意：同学们注意：同学们注意：同学们注意：上上上上式式式式推导中应用了：推导中应用了：推导中应用了：推导中应用了：Bt=Bo+(Rsi-Rs)Bg Bti=BoiBt=Bo+(Rsi-Rs)Bg Bti=BoiBt=Bo+(Rsi-Rs)Bg Bti=BoiBt=Bo+(Rsi-Rs)Bg Bti=Boi第58页Petro-Physics 油层物理学第四章第四章 地层流体的高压物性地层流体的高压物性 中国石油大学（北京）第59页Petro-Physics 油层物理学第四章第四章 地层流体的高压物性地层流体的高压物性 中国石油大学（北京）二、物质平衡方程分析讨论二、物质平衡方程分析讨论1、参数分类、参数分类 第一类：油、气高压物性参数：第一类：油、气高压物性参数：第一类：油、气高压物性参数：第一类：油、气高压物性参数：RsiRsi，RsRs，BgiBgi，BgBg，BoiBoi，BoBo，BtiBti，BtBt，Bw Bw，这些参数可由试验确定。这些参数可由试验确定。这些参数可由试验确定。这些参数可由试验确定。第二类：生产统计数据，第二类：生产统计数据，第二类：生产统计数据，第二类：生产统计数据，NpNp、WpWp、Rp Rp，这些参数由现场统计资料确定。这些参数由现场统计资料确定。这些参数由现场统计资料确定。这些参数由现场统计资料确定。第三类：地质参数，第三类：地质参数，第三类：地质参数，第三类：地质参数，NN，mm，WW ，mm可由测井资料确定，可由测井资料确定，可由测井资料确定，可由测井资料确定，NN，WW 为未知数据为未知数据为未知数据为未知数据 所以要应用物质平衡方程就必须搞好生产统计资料，认真测定各项高所以要应用物质平衡方程就必须搞好生产统计资料，认真测定各项高压物性参数，并进行匀整处理。压物性参数，并进行匀整处理。不过方程中含有不过方程中含有N、m、w三个未知数，所以要解这个方程还得附加三个未知数，所以要解这个方程还得附加一个方程，普通讲，一个方程，普通讲，m能够经过测井来确定，能够经过测井来确定，所剩下所剩下N、w能够借助于能够借助于最小二乘法解不一样时期平衡方程式组而得。最小二乘法解不一样时期平衡方程式组而得。第60页Petro-Physics 油层物理学第四章第四章 地层流体的高压物性地层流体的高压物性 中国石油大学（北京）2、方程简化、方程简化 因为上述方程是对于有气顶、有边底水油气藏而言，但对于不一样油藏因为上述方程是对于有气顶、有边底水油气藏而言，但对于不一样油藏实际情况来说，该方程能够简化。实际情况来说，该方程能够简化。油藏为封闭性弹性驱动油藏：即无边底水、无注入水、无气顶油藏为封闭性弹性驱动油藏：即无边底水、无注入水、无气顶 所以所以 m=0，W=0，Wp=0，N=Np(Rp-Rsi)Bg+Bt)/(Bt-Boi)油藏为有边底水、有注入水、无气顶饱和油藏油藏为有边底水、有注入水、无气顶饱和油藏 所以所以 m=0，Bti Bti=BoiBoi，（PiPb）N=Np(Rp-Rsi)Bg+Bt)-（W-Wp）BwBw/(Bt-Boi)第61页Petro-Physics 油层物理学第四章第四章 地层流体的高压物性地层流体的高压物性 中国石油大学（北京）3、平衡方程式评定、平衡方程式评定优点：优点：能够防止油层非均质和多相渗流计算困难能够防止油层非均质和多相渗流计算困难 能够预测油层压力及采收率能够预测油层压力及采收率 计算简单计算简单缺点：缺点：因为物质平衡方程式导出是建立在前面几个假设条件之上，而实际情况并非如此，因为物质平衡方程式导出是建立在前面几个假设条件之上，而实际情况并非如此，所以这么就会产生一些误差，主要表现在：所以这么就会产生一些误差，主要表现在：相平衡在油油不易快速到达相平衡在油油不易快速到达 PVT数据中脱气过程不能完全反应出油层数据中脱气过程不能完全反应出油层 同井及分离器内实际脱气过程。同井及分离器内实际脱气过程。地层平衡压力难确定，尤其是厚油层、倾斜地层、非均质、稠油油藏更是如此地层平衡压力难确定，尤其是厚油层、倾斜地层、非均质、稠油油藏更是如此 实际油藏中因为存在有油水过渡带，所以油水艰难划分，所以实际油藏中因为存在有油水过渡带，所以油水艰难划分，所以m取值也有困难。取值也有困难。第62页Petro-Physics 油层物理学第四章第四章 地层流体的高压物性地层流体的高压物性 中国石油大学（北京）第63页Petro-Physics 油层物理学第四章第四章 地层流体的高压物性地层流体的高压物性 中国石油大学（北京）第64页
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