地层流体高压物性的测定.doc

中国石油大学 油层物理 实验报告
地层油高压物性测定
一．实验目的
1．掌握地层油高压物性仪的结构及工作原理；
2．掌握地层油的饱和压力、单次脱气的测定方法；
3．掌握地层油溶解气油比、体积系数、密度等参数的确定方法；
4．掌握落球法测量地层油粘度的原理及方法。
二．实验原理
(1) 地层油的体积随压力的降低而增加。在泡点压力前后，体积-压力曲线的斜率不同，拐点处对应的应力即为泡点压力。
(2)使PVT筒内的压力保持在原始压力，保持压力不变，将PVT筒内一定量的地层油放入分离瓶中，记录放油的地下体积。从量气瓶中测量分出气体体积，测量分离瓶中脱气油的体积，便可计算地层油的溶解气油比、体积系数等数据。
(3) 在层流条件下，钢球在光滑盛液标准管中自由下落，液体的粘度计算公式如下：

其中：—绝对粘度，mPa.s； —钢球下落时间，s；
—钢球和原油的密度，g/cm3； —粘度计常数。
三．实验流程

高压物性试验装置流程图
1.恒温水浴;2.计量泵;3.压力表;4.储液罐; 5.保温套;6.阀门；7.分离瓶;8.量气瓶;9.盐水口瓶
四．实验步骤
1.泡点压力测定
(1)粗测泡点压力。
从地层压力起退泵降压（以恒定的速度退泵），并注意观察压力表指针变化，当压力表指针降低速度减慢或不下降甚至回升时，停止退泵。压力表指针稳定后的压力数值即为粗测饱和压力值。
(2)细测泡点压力
A.升压至地层压力，让析出的气体完全溶解到油中。从地层压力开始降压，每降低一定压力（如1.0MP）记录压力稳定后的体积（注意升压、降压过程中应不断搅拌PVT筒）；
B.当压力降至泡点压力以下时，每降低一定体积（如3ml），记录稳定以后的压力(泡点压力前后至少安排四个测点)。
C.最后一点测完后，升压到地层压力，进行搅拌，使分出的气体重新溶解到原油中，为原油脱气做好准备。
2.一次脱气
A.将PVT筒中的地层原油加压至地层压力，搅拌原油样品使温度、压力均衡，记录泵的读数。
B.准备干燥洁净已称重的分离瓶3-5个，检查量气瓶密封情况，并充满饱和盐水。
C.将分离瓶安装在橡皮塞上，慢慢打开阀门⑥，维持在地层压力下排油脱气。当量气瓶液面下降到一半刻度左右，关闭阀门⑥，停止排油。记录计量泵读数。
D.提升盐水瓶，使盐水瓶液面高于量气瓶液面，然后再降到和量气瓶液面在同一水平面后读出气体体积，同时记录室温、大气压。
E.取下分离瓶，用天平称重并记录。
F.按上述步骤重复进行两次实验。
3.地层油粘度测量
A.将地层油样转到落球粘度计的标准管中，用超级恒温水浴将温度保持在地层温度；
B.转动落球粘度计上部朝下，使钢球吸到上部磁铁上；
C.转动落球粘度计上部朝上，固定一个倾角。打开开关，钢球开始下落，同时计时开始，当钢球落到底部时自动停止计时，记录钢球下落时间t。重复试验3次以上，直到所测的时间基本相同为止。
D.改变倾角，重复试验。
五．数据处理与计算
1．泡点压力计算：根据测定的一系列压力P和相应的体积差累积值V（或地层油体积），绘制P－V关系图，由曲线的拐点求出泡点压力值。

P－V关系曲线示意图
2．地层油物性参数计算：
（1）计算脱气原油体积：根据脱气原油的质量和密度，由下式进行计算地面脱气油的体积：
（cm3）
（2）计算标准状况下分离出气体的体积：将在室温条件下测得的分出的气量,用下式转换成标准状态(20℃，760毫米汞柱)下的体积：

式中：－室温，℃；
－标准状态及室温对应的大气压力，MPa。
（3）计算地层油的溶解气油比Rs：
(cm3/cm3)
（4）计算地层原油体积系数：
原始地层压力下的体积系数：
式中：-原油脱气前后泵的体积读数差。
（5）计算原油的收缩率u：

(6) 计算地层原油的密度：
(g/cm3)
式中：—标准状态下天然气的密度，g/cm3。
六 数据处理
压力与体积关系测定记录与处理表
地层温度=40℃ 地层压力12MPa 粗测泡点压力Pb=3.0MPa
压力
（MPa）
1.2
10
8
6
4
2.95
2.90
2.8
2.7
泵读数
（cm3）
142.5
141.5
140.5
139.5
138
128
118
108
98
体积差
（cm3）
0
1
1
1
1.5
10
10
10
10
累计体积差（cm3）
0
1
2
3
4.5
14.5
24.5
34.5
55.5

根据曲线公式可得交点（4.85,3.04），知泡点压力为3.04Mpa，与粗测值3.0MPa基本相同。
表二 地层油单次脱气实验原始记录
室温=20℃；大气压力=760mmHg；脱气油密度ρos=0.884g/cm3；脱出气体密度ρgsc=0.0018g/cm3
计量泵刻度（cm3）
脱气油质量（g）
脱出气量
（ml）
脱气前N1
脱气后N2
地层油体积N2-N1
分离瓶质量G1
(分离瓶+油)质量G2
脱气油质量G2-G1
142
147
5
48.171
52.033
3.862
186

（1）计算脱气原油体积V0：根据脱气原油的质量G0和密度ρos，由下式进行计算地面脱气原油的体积（20℃）：
(cm3)
由表二，可得地面脱气原油体积
（2）计算标准状况下分离出气体的体积Vgsc：将在室温条件下测得的分出气体量VgL(量气瓶读出气量减去脱气原油体积)，用下式转换成标准状态（20℃，760毫米汞柱）下的体积Vgsc：

式中：tL——室温，℃；
Psc、PL——标准状态及室温对应的大气压，MPa。
在本实验中，
分出气体量
室温对应的大气压力
标准状态对应的大气压力
由得

解得

（3）计算地层油的溶解汽油比RS：
（cm3/cm3）
在本实验中，地层油的溶解汽油比

（4）计算地原油体积系数Bo：
原始地层压力下的油体积系数：
式中：△N——原油脱气前后泵的度数差。
在本实验中，原始地层压力下的油体积系数
（cm3/标cm3）
（5）计算原油的收缩率EO：

在本实验中，原油收缩率

（6）计算地层原油的密度ρof：
(g/cm3)
式中：ρgsc——标准状态下天然气的密度，g/cm3。
在本实验中，地层原油密度

3.计算原油的粘度：

表三 地层油粘度实验原始记录
钢球密度ρ1=7.86g/cm3 原油密度ρ2=ρof(一次脱气得)g/cm3 粘度计倾角常数k=0.0641
序号
1
2
3
平均值
钢球下落时间（s）
6.01
5.85
5.56
5.81
，
s
原油的粘度

六、实验总结
通过本次试验。我掌握了测量原油泡点压力、原油体积系数和粘度的试验方法，并了解了地层原油高压物性参数在研究油田驱动类型、确定油田开采方式、计算油田储量等方面的作用。在测量原油泡点压力时，低于泡点压力时的曲线斜率有点小，这对实验结果有一定影响。