1儲層烴類系統(tǒng)的相態(tài)第一章儲層流體的物理性質(zhì)油氣的溶解與分離天然氣的高壓物性原油的高壓物性地層水的高壓物性2儲層流體石油天然氣地層水一些分子結(jié)構(gòu)相似的碳氫化合物的混合物和少量非碳氫化合物的混合物儲層烴類:烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴3（1）高溫高壓，且石油中溶解有大量的烴類氣體；儲層流體的特點：（2）隨溫度、壓力的變化，油藏流體的物理性質(zhì)也會發(fā)生變化。同時會出現(xiàn)原油脫氣、析蠟、地層水析鹽或氣體溶解等相態(tài)轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。原因烴類物質(zhì)的組成是內(nèi)因；溫度、壓力是外因。4

一、天然氣的組成及表示方法、分類

石蠟族低分子飽和烷烴（主要）CH470－98％C2H6C3H8C4H10

非烴氣體（少量）H2S惰性氣體He、ArH2ON2COCO2>C5第一節(jié)儲層烴類的化學(xué)組成組成:指混合物體系中各個成分或組分及其相對含量。1.天然氣的組成5

2.天然氣組成的表示方法摩爾組成質(zhì)量組成體積組成

理想氣體6礦藏汽油蒸汽含量硫含量凝析氣油藏氣氣藏氣干氣<100g/m3≥100g/m3富氣酸氣≥1g/m3

凈氣<1g/m3

3.天然氣的分類（>C5H12）78

②環(huán)烷烴

③芳香烴

④其它化合物

①烷烴C5～C16含氧化合物：含硫化合物：含氮化合物：高分子雜環(huán)化合物：苯酚、脂肪酸硫醇、硫醚、噻吩吡咯、吡啶、喹啉、吲哚膠質(zhì)、瀝青質(zhì)二、石油的組成、商品性質(zhì)及分類1.石油的組成92.石油的商品性質(zhì)餾分組成含硫量瀝青質(zhì)膠質(zhì)含蠟量固點凝粘度相對密度指標(biāo)：--148-2.35-20.722.633-63.50.8893任丘P層------3.418.130-12.30.8394川中油田---6.40.260.1517.44.73-7-37.40.9037遼河C區(qū)21.85899.511.89.6513.82162.2*-0.9744江漢W區(qū)------22.68.3-15.5-12.90.8530玉門L層3518583.70.130.0112.62.04-50-19.230.8699克拉瑪依20.54.0974.810.136.2713.986.17-1225.5551.970.9174大港M層11.21.915.88.952.256.627.50-12157.5427.50.9547孤島G層20979.55.50.473.118.317.93317.9537.690.8845勝利T區(qū)2814882.50.15-13.328.624-17.400.8753大慶S區(qū)<300℃/%<200℃/%初餾點(℃)70℃50℃餾分組成殘?zhí)?%含硫量/%瀝青質(zhì)/%膠質(zhì)/%含蠟量/%凝固點/℃運動粘度/(cm2/s)相對密度D420

性質(zhì)原油我國部分油田地面原油性質(zhì)1011含硫量膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量含蠟量

多膠原油>25％8～25％膠質(zhì)原油

3.石油的分類少硫原油<0.5%>0.5%硫含原油<8％少膠原油高含蠟原油>2％1～2％含蠟原油<1％少蠟原油12第二節(jié)油氣的相態(tài)一、體系、相、組分、組成

體系：指由一定種類和質(zhì)量的物質(zhì)所組成的整體。

相：指體系或系統(tǒng)中具有相同成分、相同物理、化學(xué)性質(zhì)的均勻物質(zhì)部分。

組分：指混合物體系中的各個成分。

組成：指混合物體系中各個成分或組分及其相對含量。通常：儲層烴類一般有氣、液、固三種相態(tài)；儲層：儲層烴類一般有氣、液、氣—液三種相態(tài)。13二、相圖

某一個體系的相態(tài)是壓力(p)、溫度(T)和比容(v)的函數(shù)：相態(tài)方程用來表示相態(tài)方程的圖形。油田開發(fā)中最常用的是：p—T相圖。141516三、單、雙、多組分相態(tài)特征

1.單組分體系的相態(tài)特征

單調(diào)曲線

三個區(qū)：

①液相區(qū)②氣相區(qū)③氣液兩相區(qū)

極值點飽和蒸汽壓線泡點線露點線臨界點泡點露點17

臨界點：體系中兩相共存的壓力和溫點。泡點：開始從液相中分離出第一批氣泡時的壓力、溫度。露點：開始從氣相中凝結(jié)出第一批液滴時的壓力、溫度。18AC線上的點，也稱飽和壓力點AC線上的點泡點露點臨界點C點，氣液兩相共存的最高壓力、最高溫度點三點液相中分離出氣泡時壓力、溫度點組成的線氣相中凝結(jié)出液珠時壓力、溫度點組成的線泡點線露點線飽和蒸汽壓線氣液兩相共存的壓力、溫度點組成的線一線液相區(qū)氣液兩相區(qū)氣相區(qū)AC線以上AC線右下方AC線上的點油藏氣藏油氣藏三區(qū)19體系中兩相共存的最高壓力和最高溫度點。指溫度(或壓力)一定時,開始從液相中分離出第一批氣泡時的壓力(或溫度)。臨界壓力(Pc)臨界溫度(Tc)指溫度(或壓力)一定時,開始從氣相中凝結(jié)出第一批液滴時的壓力(或溫度)。由泡點軌跡組成的線。由露點軌跡組成的線。露點：泡點：臨界點：泡點線：露點線：20C2H6212.雙組分體系的相態(tài)特征開口環(huán)線三區(qū)

五點臨界凝析壓力點臨界凝析溫度點泡點線和露點線相交22意義：臨界點：泡點線和露點線的交匯點。使該體系的氣相和液相的所有內(nèi)涵性質(zhì)(指與數(shù)量無關(guān)的性質(zhì))如密度、粘度、表面張力、化學(xué)電位等相同的壓力、溫度點。臨界凝析溫度點：臨界凝析壓力點：指氣液兩相共存的最高壓力點。指氣液兩相共存的最高溫度點。2324雙組分體系相圖的特點：1)任一雙組分混合物的兩相區(qū)都位于兩純組分的飽和蒸氣壓曲線之間；2)兩組分的分配比例越接近,兩相區(qū)面積越大；3)兩相區(qū)、臨界點向占優(yōu)勢的組分的飽和蒸氣壓曲線遷移；4)雙組分混合物的臨界壓力一般都高于各組分的臨界壓力；混合物的臨界溫度都居于兩純組分的臨界溫度之間；5)兩組分的分子量差別越大,臨界點軌跡線所包面積越大，兩相區(qū)最高壓力越高；253.多組分體系的相態(tài)特征未飽和油藏飽和油藏凝析氣藏純氣藏過飽和油藏反常凝析區(qū)第二液相含量最大點等液量四區(qū)

三線六點各類油氣藏的開發(fā)特點26PCT線包圍的陰影部分AC線，液相區(qū)與兩相區(qū)的分界線BC線，氣相區(qū)與兩相區(qū)的分界線虛線，線上的液相含量相等AC線以上BC線右下方ACB線包圍的區(qū)域AC線上的點，也稱飽和壓力點BC線上的點C點，泡點線與露點線的交點P點，兩相共存的最高壓力點T點，兩相共存的最高溫度點油藏氣藏油氣藏凝析氣藏液相區(qū)反常凝析區(qū)氣液兩相區(qū)氣相區(qū)泡點線露點線等液量線泡點露點臨界點臨界凝析壓力點臨界凝析溫度點第二露點氣體在等溫降壓過程中出現(xiàn)的露點三線四區(qū)六點27各類油氣藏的開發(fā)特點J點－油藏液態(tài)壓力下降泡點線(飽和壓力)壓力下降氣液兩相A點－凝析氣藏氣態(tài)壓力下降氣液兩相壓力下降氣態(tài)I點－飽和油藏液態(tài)壓力稍微下降氣液兩相F點－氣藏氣態(tài)壓力下降氣態(tài)L點－過飽和油藏(帶氣頂?shù)挠筒?氣液兩相28四、典型油氣藏相態(tài)特征2930CO2提高原油采收率相圖變化31(3)等液量線由在露點附近密集轉(zhuǎn)變?yōu)樵谂蔹c線附近密集。(1)臨界點從右向左轉(zhuǎn)移,這一規(guī)律與雙組分體系是一致的；(2)相圖面積逐漸變小,油的兩相區(qū)較開闊,氣的兩相區(qū)較狹窄；認識

從低收縮油、高收縮油、凝析氣、濕氣至干氣，油氣混合物的相圖有如下變化：32

1.根據(jù)圖1.1.4試分析為什么在混相驅(qū)提高采收率時，要選用二氧化碳和丙烷而很少選用氮氣和甲烷作混相劑？

2.相圖分析對提高凝析氣藏采收率有何重要意義？討論題

33第二節(jié)油氣體系中的氣-液分離與溶解一、天然氣在原油中的溶解亨利定律的物理意義：溫度一定，氣體在單位體積液體中的溶解量與壓力成正比。1.亨利定律：

α—溶解系數(shù)，其值反映了氣體在液體中溶解能力的大小，標(biāo)m3/(m3·Mpa)

Rs

——溶解度，即溫度一定，

壓力為p時單位體積液體中溶解的氣量,標(biāo)m3/m3；適用條件：分子結(jié)構(gòu)差異大、不易互溶的氣液體系。

單組分氣體在液體中的溶解。34

2.天然氣在石油中的溶解及其影響因素40℃時不同氣體在相對密度為0.873的石油中的溶解度(卡佳霍夫,1956)

1—氮氣2—甲烷3—天然氣3536①天然氣的組成

天然氣中重質(zhì)組分愈多，相對密度愈大，其在原油中的溶解度也愈大。37②石油的組成

相同的溫度和壓力下，同一種天然氣在輕質(zhì)油中的溶解度大于在重質(zhì)油中的溶解度。38隨著溫度的升高，天然氣的溶解度下降③溫度④壓力隨著壓力的升高，天然氣的溶解度增大。⑥在溶解過程中天然氣和石油的接觸時間和接觸面的大小，影響氣體的溶解度。⑤脫氣方式

一次脫氣測得的溶解度大，微分脫氣小。3940二、油氣分離

易溶解于石油的氣體組分，不容易從石油中分離出來難溶解于石油的氣體，容易從石油中分離出來。多級脫氣。礦場常用：一次脫氣、

氣多

氣少分離方式

接觸分離(閃蒸脫氣，一次脫氣)

微分分離41

一次脫氣示意圖

使油藏?zé)N類體系從油藏狀態(tài)瞬時變到某一特定壓力、溫度狀態(tài),引起油氣分離并迅速達到相平衡的過程。接觸分離

特點：油氣分離過程中,分離出的氣體與油始終保持接觸,體系組成不變。42

在微分脫氣過程中,隨著氣體的分離,不斷地將氣體放掉(使氣體與液體脫離接觸)。微分分離

特點：脫氣是在系統(tǒng)組成不斷變化的條件下進行的。43多級脫氣44油氣分離與溶解曲線的差異4546討論題

1.天然氣的偏差因子Ｚ和天然氣的體積系數(shù)Ｂg在概念上有何異同點？47三、相態(tài)方程1.相態(tài)方程的建立設(shè)：油氣體系中液相和氣相混合物的總物質(zhì)的量為1mol,在壓力為P,溫度為T時，兩相達到熱力學(xué)平衡；液相中總物質(zhì)的量為Nl；氣相中總物質(zhì)的量為Ng；則：

(1)如果油氣體系中有m個組分,任一組分在氣相中的摩爾分數(shù)為yi,在液相中的摩爾分數(shù)為xi,在體系中的摩爾分數(shù)為ni,則：(2)48

聯(lián)立(1)式和(2)式有：(3)令yi/xi=ki,并代入式(3)得：(4)任一組分i在液相中的濃度表達式(5)任一組分i在氣相中的濃度表達式將(1)式Nl=1-Ng,代入(3)式中得：49在平衡條件下,烴類體系在氣液兩相中摩爾分數(shù)之和等于1,則：氣液體系的相態(tài)方程平衡常數(shù)式中502.露點方程和泡點方程露點方程和泡點方程是特定壓力點上的相態(tài)方程。

露點壓力定義為一個烴類系統(tǒng)在一定的溫度下,以無限小量的液相和大量氣相平衡共存的壓力。（1）露點方程

雖然體系中只有無限小量液體,但該液體各組分的摩爾分數(shù)之和為1。51

泡點壓力定義為一個烴類系統(tǒng)在一定的溫度下,有無限小量的氣相和大量的液相平衡共存的壓力。亦稱飽和壓力。（2）泡點方程

盡管體系中只有無限小量的氣體,但氣泡各組分的摩爾分數(shù)之和為1。523.平衡常數(shù)

1)定義：指體系中某組分在一定壓力和溫度條件下,氣液兩相處于平衡時,該組分在氣相和液相中的分配比例。也稱之為平衡比或分配系數(shù)。①拉烏爾和道爾頓定律（理想氣體）②實驗測定③收斂壓力④氣液相平衡2)求取方法：53①拉烏爾和道爾頓定律（理想氣體）拉烏爾定律：某一組分在氣相中的分壓等于該組分在液相中的摩爾分數(shù)與該純物質(zhì)的蒸汽壓之積。道爾頓定律：氣體混合物中某一組分的分壓等于其摩爾分數(shù)與氣相壓力之積。適用條件：低壓、低溫狀態(tài),理想溶液(指構(gòu)成溶液的各組分分子之間無特殊的作用力,混合后無熱效應(yīng),混合前后的容積不變)54②實驗測定

缺點：在高壓(一般高于5MPa)下,混合物體系的組成影響平衡常數(shù)的精度。

方法：對已知組成的體系,在各種不同的氣液平衡條件下(壓力、溫度),分別實驗測定氣相、液相各組分的摩爾數(shù),按公式ki=yi/xi計算平衡常數(shù)。

高壓下平衡常數(shù)不僅是壓力、溫度的函數(shù),而且也是體系組成的函數(shù)：ki=f(P,T,組成)55③收斂壓力

思路：假定組成體系各組分的平衡常數(shù)ki隨壓力升高至某一特定值時,分別趨于1。不同組成的體系,其各組分的平衡常數(shù)趨近于1的特定壓力值不同。

隨壓力上升,混合物體系各組分的平衡常數(shù)逐漸趨近于(或收斂于)1的點的壓力稱為收斂壓力。混合物體系的臨界壓力收斂壓力查圖版，確定平衡常數(shù)計算步驟：美國天然氣協(xié)會1957年出版了一套lgk-lgP圖版對應(yīng)狀態(tài)定律：在兩個體系中，只要這兩個體系的組成為同族物，并在相同溫度下收斂壓力相同，那么，在一個體系中某組分的平衡常數(shù)和該組分在另一個體系中同溫、同壓下的平衡常數(shù)亦相同（不管該體系是否由相同的數(shù)目和種類的組分組成）。56曲線特點：在低壓范圍內(nèi)每條曲線的斜率幾乎都等于-1。每條曲線與k=1相交處的壓力就等于該曲線所代表組分在給定溫度下的蒸氣壓。除甲烷外,每條曲線的變化趨勢均相同。曲線的細微差別：部分純物質(zhì)的曲線隨壓力變化只是趨于1,而不是收斂于1。57

因為當(dāng)給定溫度是體系的臨界溫度時,則收斂壓力即為該體系的臨界壓力。但通常,一個體系所處的溫度不是它的臨界溫度,這時若壓力增加,體系可能出現(xiàn)泡點或露點,那么由實驗則不能測出收斂壓力,只能由這些曲線的變化趨勢外推到平衡常數(shù)為1的點。因此,該點的壓力稱視收斂壓力。多數(shù)情況下,在視收斂壓力前的某一壓力下(如泡點壓力或露點壓力),體系已出現(xiàn)單相狀態(tài),k值已無意義。58兩個體系：1.收斂壓力7.0MPa2.收斂壓力35.0MPaP<0.7MPa時，組分C2～C6的曲線幾乎重合。即：兩個體系中相應(yīng)組分的平衡常數(shù)相同。59收斂壓力35MPa礦場實際：地面油氣分離等一般操作壓力不高，各種不同收斂壓力下的平衡常數(shù)都相同。所給收斂壓力為35.0MPa圖版完全可以滿足計算精度的要求，盡可以放心使用。60收斂壓力35MPa組分C1～C7七張圖版C1、C7以上組分誤差較大組分C2～C6符合較好C1、C7以上組分的平衡常數(shù)要根據(jù)壓力、溫度、收斂壓力計算61例2.

已知：分離溫度為49℃,一次分離的最終壓力0.1MPa；多級分離的每級壓力：第一級3.5MPa,第二級0.46MPa,第三級0.1MPa,油井產(chǎn)物的組成及收斂壓力為35MPa下對應(yīng)的平衡常數(shù)見例2表1，試算一次分離和多級分離的油量和氣量。不同溫度的ki值解:由62xi組分油井產(chǎn)物的摩爾濃度ni分離氣體的摩爾濃度yi0.1MPa49℃下的kiNL=0.398NL=0.397NL=0.3973c10.44040.72882650.00280.00270.0028c20.04320.070746.50.00150.00150.0015c30.04050.064214.30.00450.00450.0045c40.02840.04195.350.00780.00780.0078c50.01740.02091.720.01210.01210.0121c60.02900.02480.700.03550.03550.0354c7+0.40110.04870.0520.93430.93640.93591.00001.00000.99851.00051.0000

一次分離時每摩爾油井產(chǎn)物中可分離出0.39725摩爾的地面原油。經(jīng)過3次NL值試算，得到如下結(jié)果：(1)一次分離計算63方法同（1），計算結(jié)果如下：(2)多級分離計算

（壓力

）分油井產(chǎn)物的niKxNLyiixiNgnixNLyiixiNgc10.44048.10.11100.8990c10.1110600.01090.6518c20.04321.650.03400.0561c20.033910.60.01360.1440c30.04050.590.04890.0288c30.04893.40.03550.1209c40.02840.230.04190.0096c40.04191.250.04030.0504c50.01740.0880.02810.0025c50.02810.4150.03090.0128c60.02900.0390.04850.0019c60.04850.1700.05570.0095c7+0.40110.0030.68760.0021c7+0.60790.0130.81310.01061.00001.00001.00001.00001.00001.0000

第一級分離3.5MPa第二級分離（壓力0.46MPa

）組摩爾濃度值i=0.582=k=0.418組分油井產(chǎn)物的摩爾濃度K值i=0.844=k=0.15664

第三級分離

（壓力

0.1MPa

）組分油井產(chǎn)物的摩爾濃度niK值xiNL=.9486Yi=kixiNg=.0514c10.01092650.00070.1976c20.017546.50.00410.1890c30.035514.30.02100.3014c40.04035.350.03290.1764c50.03091.720.02980.0513c60.05570.700.05660.0397c7+0.81320.0520.85490.04461.00001.00001.0000第一級分離出液體的物質(zhì)的量為0.582mol；第二級分離后剩余的液體的物質(zhì)的量為0.582×0.8438=0.4911mol；第三級分離后剩余的液體的物質(zhì)的量為0.4911×0.9483=0.4658mol；多級分離比接觸分離多收獲約0.0686mol的液體(油)。65

第三級分離（壓力0.1MPa）組分油井產(chǎn)物的摩爾濃度niK值xiNL=.9486Yi=kixiNg=.0514c10.01092650.00070.1976c20.017546.50.00410.1890c30.035514.30.02100.3014c40.04035.350.03290.1764c50.03091.720.02980.0513c60.05570.700.05660.0397c7+0.81320.0520.85490.04461.00001.00001.0000第一級分離出液體的物質(zhì)的量為0.582mol；第二級分離后剩余的液體的物質(zhì)的量為0.582×0.8438=0.4911mol；第三級分離后剩余的液體的物質(zhì)的量為0.4911×0.9483=0.4658mol；多級分離比接觸分離多收獲約0.0686mol的液體(油)。第三節(jié)天然氣的高壓物性

一、天然氣的視相對分子量和相對密度1.天然氣的視相對分子量(平均相對分子量)

標(biāo)準(zhǔn)狀況下1摩爾天然氣的質(zhì)量。

定義：根據(jù)Kay混合規(guī)則：Mi——天然氣組分i的相對分子量,g/mol,或kg/kmol。Mg——天然氣的視相對分子量,g/mol,或kg/kmol；yi——天然氣的組分i摩爾分數(shù),小數(shù)；2.天然氣的相對密度定義：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,天然氣密度與干燥空氣密度的比值。ρa——干燥空氣的密度,kg/m3。γg——天然氣的相對密度；ρg——天然氣的密度,kg/m3；Ma——干燥空氣的摩爾質(zhì)量,kg/mol。Mg——天然氣的摩爾質(zhì)量,kg/mol；二、天然氣的臨界參數(shù)視臨界參數(shù)為：Tci——天然氣組分i的臨界溫度,(273+t)°K?！烊粴獾囊暸R界壓力(絕),MPa；——天然氣的視臨界溫度,(273+t)°K；yi——天然氣組分i的摩爾分數(shù)；pci——天然氣組分i的臨界壓力(絕),MPa；2.Kay法則1.實驗方法3.經(jīng)驗公式方法干氣濕氣含有CO2、N2和H2S氣體：1970年Thomas等人發(fā)表了二次方程式：使用條件：H2S含量＜3%,N2含量<5%,或非烴含量少于7%。干氣濕氣表1.3.2天然氣常見組分的主要物理化學(xué)性質(zhì)組分分子式相對分子質(zhì)量臨界溫度(K)臨界壓力(MPa)沸點℃(0.101325MPa)甲烷CH416.043190.554.604-161.52乙烷C2H630.070305.434.880-88.58丙烷C3H844.097369.824.249-42.07丁烷n-C4H1058.124425.163.797-0.49異丁烷i-C4H1058.124408.133.648-11.81正戊烷n-C5H1272.151469.63.36936.06異戊烷i-C5H1272.151460.393.38127.84已烷C6H1486.178507.43.01268.74庚烷C7H16100.205540.22.73698.42氦He4.0035.20.277-268.93氮N228.013126.13.399-195.80氧O231.999154.75.081-182.962氫H22.01633.20.297-252.87二氧化碳CO244.010304.147.382-78.51一氧化碳CO28.010132.923.499-191.49硫化氫H2S34.076373.59.005-60.31水汽H2O18.015647.322.118100.00三、天然氣的偏差因子方程理想氣體的假設(shè)條件：1.氣體分子無體積，是個質(zhì)點；2.氣體分子間無作用力；3.氣體分子間是彈性碰撞；理想氣體狀態(tài)方程：天然氣處于高溫、高壓狀態(tài)多組分混合物，不是理想氣體偏差因子偏差因子：一定溫度和壓力條件下，一定質(zhì)量氣體實際占有的體積與在相同條件下理想氣體占有的體積之比。實際氣體的狀態(tài)方程：Z<1實際氣體較理想氣體易壓縮Z>1實際氣體較理想氣體難壓縮Z＝1實際氣體成為理想氣體偏差因子Z的物理意義：實際氣體與理想氣體的差別。則：若：p=0.101325MPa，T=Tsc=293KZ=1，偏差因子Z的求取：(1)實驗方法直接測定缺點：測試過程冗長,測得的結(jié)果應(yīng)用范圍有限。甲烷的偏差因子等溫線對應(yīng)狀態(tài)定律：在相同的對應(yīng)溫度和對應(yīng)壓力下，所有的純烴氣體具有相同的壓縮因子。(2)SK圖版法(Standing和Katz圖版)1941年（Pottman和Carpenter函數(shù)表

1952年）適用條件：組分間化學(xué)性質(zhì)差異不大的混合氣體。p、T――為油藏壓力和油藏溫度。――為天然氣的對應(yīng)壓力和對應(yīng)溫度。

求Z步

驟：(1)求天然氣的視臨界參數(shù)；(2)求視對應(yīng)參數(shù)；(3)查SK圖版，得Z。H2S和CO2校正：ε——

視臨界溫度校正系數(shù)。

Tc——用Kay混合法則計算的天然氣的視臨界溫度,K；pc——用Kay混合法則計算的天然氣的視臨界壓力,MPa；

Tc’——校正后的視臨界溫度,K；pc’——校正后的視臨界壓力,MPa；A——天然氣中H2S和CO2摩爾分數(shù)之和；B——天然氣中H2S摩爾分數(shù)；非烴組分校正含氮：T＝21～138℃，p＝1～34MPa時，C＝1.00～1.04C——疊加體積校正系數(shù),它決定于氮氣的濃度、溫度和壓力。Z’N——含氮氣的天然氣偏差因子；Zg——純烴氣體偏差因子；ZN——氮氣的偏差因子；yN——含氮天然氣中氮氣的摩爾分數(shù)；Z——含氮天然氣的偏差因子；4)從SK圖版或Poettman－Carpenter函數(shù)表查得Z值；SK方法確定天然氣偏差因子的條件和步驟已知條件：1)天然氣組成或相對密度；2)SK圖版或Poettman－Carpenter函數(shù)表；3)天然氣的狀態(tài)參數(shù)p、T。計算步驟：1)由Kay方法、經(jīng)驗公式等求天然氣的視臨界參數(shù)pc,Tc；2)若非烴（CO2、H2S）含量大于5%,校正視臨界參數(shù)；3)由公式和狀態(tài)參數(shù)p、T,計算視對應(yīng)參數(shù)pr,Tr；5)如果含N2且含量大于5%,校正偏差因子。(3)直接計算方法Hall和Yarborugh方法(1973)

Dranchuk、Durvis、Robinson方法(1974)Gopal方法(1977)四、天然氣的等溫壓縮系數(shù)

定義：在等溫條件下單位體積氣體隨壓力變化的體積變化值。(或：在等溫條件下氣體隨壓力變化的體積變化率.)V——氣體體積,m3；Cg——氣體壓縮系數(shù),1/MPa；——溫度為T時氣體體積隨壓力的變化率，m3/Mpa；負號說明氣體壓縮系數(shù)與壓力變化的方向相反。

實際氣體：理想氣體：高壓下：P↗，Z↗則：則：低壓下：P↗，Z↘應(yīng)用對應(yīng)狀態(tài)原理：或視對應(yīng)壓縮系數(shù)五、天然氣的體積系數(shù)

定義：地面標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下單位體積天然氣在地層條件下的體積。Vg——地層條件下nmol氣體的體積,m3；

Vsc——地面標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下nmol氣體的體積,m3；Bg——天然氣的體積系數(shù),m3/m3(標(biāo))。膨脹系數(shù)T=273+tPsc=0.101325MPaTsc=273+20℃六、天然氣的粘度1.定義牛頓內(nèi)摩擦定律τxy——剪切應(yīng)力,N/m2；ux——在施加剪切應(yīng)力方向上的流體速度,m/s；

ux/

y——在與x垂直的y方向上的速度ux梯度,1/s；μ——動力粘度,也稱絕對粘度,Ns/m2(帕秒)。運動粘度ρ——氣體的密度,kg/m3；μ——動力粘度,Pa﹒s；ν——運動粘度,m2/s。動力粘度絕對粘度2.烴類氣體粘度的計算(1)低壓氣體混合物粘度計算方法已知氣體混合物的組成,可用下面公式計算對比壓力小于0.6時地層溫度下的氣體粘度：φij—組分i與組分j的結(jié)合因子,用Mi/Mj(Mi,Mj—組分i、j的分子量)比值,由結(jié)合因子圖查得。

m—混合物粘度,mPa﹒s；

i—組分i的粘度,mPa﹒s；n—混合物的組分數(shù)；xi—組分i摩爾分數(shù)；

xj—組分j摩爾分數(shù)；API推薦的計算結(jié)合因子的公式：HerningF和ZippererL計算

低壓混合物粘度方法：(2)高壓氣體混合物粘度計算方法臨界溫度以上的任一壓力；低于臨界溫度時,則可用飽和壓力。適用條件：粘度對比參數(shù)

—粘度,mPa﹒s；

*—低壓下氣體粘度,mPa﹒s；

r—對應(yīng)密度,ρ/ρc；

—氣體密度,kg/m3；

c—氣體臨界密度,ρc=1/Vc,kg/m3；Vc—氣體臨界體積,m3/kg；

Tc—天然氣視臨界溫度,K；Mg—天然氣視分子量；Pc—天然氣視臨界壓力,MPa。

粘度對比參數(shù)法：(4)計算氣體混合物粘度。計算步驟：(1)確定氣體混合物的視臨界參數(shù)和氣體分子量Mg；(2)求低壓下氣體混合物粘度；(3)計算粘度對比參數(shù)λ；無因次氣體粘度與對應(yīng)參數(shù)圖版方法（HerningF.和ZippererL.(1939)）(4)由

g1×［

/

g1］,求

。(1)由公式計算1個大氣壓、給定溫度下的氣體粘度

g1；求取混合物粘度步驟：(2)確定氣體的視對應(yīng)壓力、溫度；(3)查圖版,求［

/

g1］；1.低壓下3.天然氣粘度的特點①氣體的粘度隨溫度的增加而增加；②氣體的粘度隨氣體分子量的增大而減??；③低壓范圍內(nèi)，氣體的粘度幾乎與壓力無關(guān)。大氣壓下天然氣的粘度曲線2.高壓下①氣體的粘度隨壓力的增加而增加；在高壓下，氣體密度變大，氣體分子間的相互作用力起主要作用，氣體層間產(chǎn)生單位速度梯度所需的層面剪切應(yīng)力很大。②氣體的粘度隨溫度的增加而減??；③氣體的粘度隨氣體分子量的增加而增加。高壓下，氣體的粘度具有類似于液態(tài)粘度的特點。討論題

1.天然氣的偏差因子Ｚ和天然氣的體積系數(shù)Ｂg在概念上有何異同點？作業(yè)題:P1-23109第四節(jié)地層油的高壓物性地層油：高溫，高壓，溶解有大量的天然氣

一、地層油的溶解氣油比Rs1.定義①地層油在地面進行一次脫氣，分離出的氣體標(biāo)準(zhǔn)體積與地面脫氣油體積的比值，標(biāo)m3/m3。②單位體積地面油在油藏條件下所溶解的氣體的標(biāo)準(zhǔn)體積，標(biāo)m3/m3。地層油的溶解氣油比是用接觸脫氣的方法得到的。1102.影響因素①油氣性質(zhì)溶解氣油比與壓力的關(guān)系②壓力油氣密度差異越小，地層油的溶解氣油比越大。

③

溫度T↗，Rs↘P<Pb：P≥Pb：P↗，Rs↗P↗，Rs=Rsi111二、地層油的密度和相對密度1.地層油的密度

地層油的密度是指單位體積地層油的質(zhì)量，kg/m3。一般，地層油的密度小于地面油的密度。？112影響因素：2)溶解氣油比：Rs↗，ρo↘；3)溫度:1)組成:輕組分↗，ρo↘4)壓力:P<Pb：P＝Pb：P↗，ρo↘；ρo最?。籔>Pb：P↗，ρo↗。T↗，ρo↘；1132.地面油的相對密度20℃時的地面油密度與4℃時水密度之比。當(dāng)壓力高于飽和壓力時：γoi——原始地層壓力下的地層油相對密度；γob——泡點壓力下地層油相對密度；Boi——原始地層壓力下地層油體積系數(shù)；Bob——泡點壓力下地層油體積系數(shù)。114三、地層油的體積系數(shù)又稱原油地下體積系數(shù)，是指原油在地下體積(即地層油體積)與其在地面脫氣后的體積之比。一般地

Bo>1

為何Bo>1？115影響因素分析：③油藏溫度T↗，Bo↗④油藏壓力P↗,Bo↘當(dāng)P>Pb時，P↗,Bo↗

當(dāng)P<Pb時，當(dāng)P=Pb時，

Bo＝Bomax輕烴組分所占比例↗，Bo↗①組成②

溶解氣油比Rs↗,Bo↗116兩相體積系數(shù)：

油藏壓力低于泡點壓力時，在給定壓力下地層油和其釋放出氣體的總體積(兩相體積)與它在地面脫氣后的體積(地面原油體積)之比。因為：

所以：117(1)P＜Pb時,存在兩相體積系數(shù)；

(2)P=Pb時:(3)P＝1絕對大氣壓時，(4)兩相體積系數(shù)與壓力的關(guān)系為一雙曲線型單調(diào)曲線。綜上所述：Rs=0，Bg=1,Bo=1,Bt=1+Rsi,Bt為最大值；Rs=Rsi,Vfg=0,Bt=Bo=Bob,Bt為最小值；118

四、地層油的等溫壓縮系數(shù)定義：在溫度一定的條件下，單位體積地層油隨壓力變化的體積變化值，1/MPa。由于：

所以：119影響因素分析：輕烴組分所占比例↗，Co↗①組成③溫度T↗，Co↗②溶解氣油比Rs↗,Co↗P↗,Co↘④壓力（P>Pb）120

五、地層油的粘度根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律：

影響因素分析：輕烴組分所占比例↗,μo↘①組成③溫度T↗，μo↘④壓力②溶解氣油比Rs↗,μo↘P<Pb：P＝Pb：P↗，μo