模块二油田的开发和开采授课教案Word格式文档下载.docx

1、第一节原油性质原油是一种极其复杂的烃类和非烃类的液态混合物，其中碳和氢的质量分数分别为85%、12%左右，其余为硫、氮、氧和金属化合物。人们已从原油中提炼出200多种纯化合物。限于技术和经济原因，原油中到底有多少种化合物目前还不是很清楚。原油中所含的烃类主要有正构及异构烷烃、环烷烃和芳香烃等。本节主要介绍原油分类，溶气原油物性和脱气原油物性等知识，其中溶气原油物性和脱气原油物性是本节重点掌握内容。本节主要介绍原油的分类方法、溶气原油物性和脱气原油物性。通过本节的学习，我们应该掌握溶气原油物性和脱气原油物性相关知识，另外，也需对原油的分类方法有所了解。原油分类世界上已开采的原油至少有1500种以

2、上，需要有分类标准确定不同原油的价值、地面处理难易程度及原油加工方案等。常以原油组成、气油比、相对密度和粘度、硫含量等划分原油类型。1按组成分类根据几种烃类在原油中的比例划分原油种类，Sachanen的分类法得到工业界的认可，见表2-1。由于原油类型实在太多，符合表内分类的原油很少，因而出现了混合基原油，如石蜡环烷基、环烷芳香基、芳香沥青基原油等。表2-1 按原油组成分类原油类型组成石蜡基烷烃75%环烷基环烷烃芳香基芳香烃50%沥青基沥青质2按气油比分类按气油比可将油气井井流产物分成：死油，从油藏压力降至大气压，原油内无溶解气析出，即气油比为零；黑油或称普通原油，气油比小于356m3/m3的原

3、油；挥发性原油，气油比在356588m3/m3范围内的原油；凝析气,气油比在5888905m3/m3；湿气，气油比大于8905m3/m3； 干气,不含液体的天然气。3按收缩性分类“收缩”指油藏原油在地面脱气后，体积的缩小。收缩系数定义为单位体积油藏原油在地面脱气后的体积数，用来描述原油收缩性的大小。收缩系数大于0.5的原油称为低收缩原油，小于0.5的为高收缩原油。也有文献把气油比小于100m3/m3的原油称低收缩原油，高于200m3/m3的称高收缩原油。4按相对密度和粘度分类Dowd等人根据原油相对密度和粘度将原油分为普通原油、重质原油、特重原油和天然沥青（也称沥青砂、油砂）等，见表2-2。表

4、2-2 按相对密度和粘度分类类型相对密度 粘度/（Pas）普通原油 1.000天然沥青5按硫含量分类原油都含有硫化物，其中大部分硫化物存在于高沸点馏分内。把硫含量高的原油称酸性原油，但无统一标准。一种说法是存在H2S，质量浓度超过3700mg/L者为酸性原油。西方管道界常把硫含量超过0.5%质量分数者称酸性原油。6我国原油分类我国以常压沸点250275和395425两个关键馏分油的密度来划分原油类别（表2-3），并将原油分为七类（表2-4）。表2-3 原油关键组分分类组分分类第一关键组分20密度/（gcm-3） 0.82070.8721混合基 0.85600.82070.93020.87210

5、.85600.9302表2-4 原油分类原油分类 第一关键组分分类 第二关键组分分类石蜡基 石蜡混合基混合基混合石蜡基混合环烷基环烷基 环烷混合基2.溶气原油物性油井所产原油在进入矿场油库的常压储罐前，大多为溶气原油，其溶气量、密度、粘度等物性随压力温度条件而改变。以下介绍的溶解度等溶气原油物性计算方法适用于压力、温度较高的油藏及油气两相流动条件下，溶气原油物性的经验计算方法，称为黑油模型。 1美国石油学会相对密度在描述石油及石油产品时，西方国家常用API相对密度，其范围从0100，与我国惯用相对密度的关系为 （2-1） 式中：o15下，原油对同温度水的相对密度。由上式可知，水的API为10；

6、油品愈轻，API相对密度愈大。2溶解度把常态下矿场油库储罐中的原油称为脱气原油，把高于大气压、溶有天然气的原油称为溶气原油。若原油和天然气处于相平衡状态，物系的压力为原油的泡点压力或饱和压力。单位体积脱气原油在某一压力、温度下能溶解的天然气体积数（折算成标准状态下的体积）称天然气溶解度，或称溶解气油比，以RS表示，常以m3/m3为单位。Lasater（雷萨特）在实验数据的基础上，给出了求解溶解度的相关式。 （2-2）yg天然气摩尔分数，由下式计算g天然气相对密度；p绝对压力，MPa；T温度，K；o脱气原油相对密度；Mo脱气原油相对分子质量，可由API查图求得。Standing（司坦丁）在大量油

7、样实验测定的基础上，提出另一种形式计算溶解度的相关式 （2-3） t温度，。由此看出，天然气在原油内的溶解度主要取决于压力，与温度、油气组成等有关。油气相对密度愈接近，原油溶解天然气的能力愈强。Chierici（查里锡）等人建议，原油相对密度大于0.966时用Lasater相关式，否则用Standing相关式。3原油体积系数由于天然气在原油内的溶解，使原油体积增大。单位体积脱气原油溶入天然气后具有的体积数称原油体积系数，以下式表示 （24） 式中 Vosg、Vo分别为溶气和脱气原油的体积。显然，只要有气体溶入原油，原油的体积系数总大于1。Standing根据大量实验，得出了如下结论：饱和原油的

8、体积系数随天然气在原油内溶解度RS的增多而增大；随物系温度的增高而增大；还和油气组成有关，油气相对密度愈接近，原油体积系数愈大。4溶气原油密度原油内溶入天然气后，密度称为视密度，或表观密度。由单位体积脱气原油内溶入天然气后的物料平衡，可得溶气原油的视密度，即 （25） o脱气原油密度； a常态下空气密度；gs溶入原油内天然气的相对密度。与脱气原油相比，溶气原油的视密度较小。溶于原油内的天然气是天然气中较重的组分，故溶解天然气的相对密度应大于天然气的相对密度。Katz给出估算溶解天然气相对密度的计算式 （2-6） 溶解天然气的相对密度与天然气在原油内的溶解度RS有关，溶解度愈小溶解天然气的相对密

9、度愈大，说明天然气内的较重组分更易溶解于原油内。溶解天然气的相对密度还与脱气原油的相对密度有关，这是因为伴随轻质原油开采出来的天然气常含有较多的重组分，而伴随重质原油采出的天然气往往较贫，主要有甲烷、乙烷等组成，故在相同溶解度下溶于重质原油的天然气，其相对密度较小。5粘度原油溶入天然气后粘度减小。溶气原油粘度与脱气原油粘度、天然气溶解度RS有关，可用下式计算。 （2-7） 式中，、同温度下溶气和脱气原油的粘度，mPas； ，6未溶解天然气密度天然气中部分较重组分溶入原油后，使未溶解天然气的密度减小。若油藏流体的气油比为Rn、天然气密度为g，则天然气质量为Rng。在某一压力、温度下，有RS体积的

10、天然气溶于原油内，溶解天然气的密度为gs，相应的质量为RSgs。按密度定义，未溶解天然气密度应为（RngRSgs）/（Rn-RS）。7表面张力和界面张力表面和界面张力可用仪器测定，也可由经验相关式估算。 （2-8） 式中，某一压力p（MPa）、温度t（）条件下，溶气原油的表面张力；相同温度、常压下脱气原油的表面张力。在缺少试验数据的情况下，可用下式计算： （2-9）在油气田经常遇到油水混合物，油水“互不相溶”，在油水间存在界面和界面张力。影响界面张力的因素十分复杂，除与油和水的表面张力有关外，尚与油水内存在的表面活性物质有关，表面活性物质能极大地改变油水间的界面张力。有两个简单的关系式描述油水

11、间的界面张力。安特诺夫（Antonoff）认为，界面张力1，2为两种液体表面张力之差，即 （2-10） 实际上，油水间存在极小的互溶性，因而式中1和2为被对方饱和的液体的表面张力,非纯液体的表面张力。安特诺夫规则没有通用性，只适用于某些物系。吉列法而可和古得（Girifalco & Good）给出的关系式为 （2-11）式中为常数。对不能与水形成H键的物质，为0.510.78；能形成H键的为0.841.15。以上计算溶气原油物性的方法，可粗略计算组分不确定物系内气液平衡时的气液数量和气液参数，常用于油藏内油气物性的估算，油气分离的粗略计算，还可用于原油和天然气两相流动管道的工艺计算。1. 脱气

12、原油物性在工艺计算中常需确定脱气原油的各项性质，如密度、粘度、比热等。最可靠的方法是实验测定，在缺少实验数据条件下可按以下方法估算。1倾点和凝点 倾点是指在规定试验仪器和试验条件下，试管内油品在5s内能流动的最低温度。凝点是油品在倾斜45角试管内停留1min不流动的最高温度。倾点和凝点是衡量油品流动性的条件性指标。由于规定的试验条件和仪器不同，同一原油的倾点比凝固点约高2.53。2密度若已知20时的原油密度，则在050范围内、温度为t时的密度可按下式计算 （2-12） 式中，t、20温度为t和20的原油密度，kg/m3；温度系数，kg/（m3），=1.828-0.0013220。在20120范围内，原油密度为 （2-13） 78020860时，（3.083-2.63810-320）10-3 86020960时，（2.513-1.97510-320）10-3。3粘度原油粘度有动力粘度和运动粘度之分。运动粘度为动力粘度除以相同温度、压力下的原油密度。在缺少实验数据条件下，可根据原油相对密度和温度估算原油动力粘度。 （2-14） 式中，o原油粘度，mPa ；t温度，；o15原油的相对密度。4比热容下图为实测的原油比热容-温度曲线。图 原油比热容温度关系 四种原油的c-t曲线极其相似。温度高于析蜡温度时，石蜡全部溶于原油内，比热容随温度的升高而缓慢上升