饱和压力测定

大庆石油学院实验课教案单位实验室实验名称主讲教师职称实验名称地层油饱和压力测定实验编号实验课时学时类别任课教师授课对象基本教材《石油工程实验》实验内容（教学过程）备注实验目的加深对地层油饱和压力概念的理解，掌握其测定原理及方法；锻炼动手能力，作到理论联系实际。预备知识概念：通常，碳氢化合物存在两种状态，即：液体（通常所说的原油）和气体。气体可以溶解在原油中，地层油饱和压力是一个特别的压力值，这个压力与地层中气体在原油中的溶解情况有关。为了更好地理解地层油饱和压力的概念，假设所取的某个地层油样的组成为（不管气体是溶解状态还是析出状态）如下。原油：nomol，最大容气量：nmaxmol；气体：ngmol。在某个压力下，这nomol原油中能溶解的最大气体量计为nmaxmol。我们知道原油溶解气体的能力与温度、压力有关：温度一定时，压力越大，溶解能力越大。因此，nmax是随着压力的变化而发生变化的。温度恒定时，随着压力p从低到高的变化，nmax与ng比较，将会出现不同情况，我们将nmax=ng时的压力计为pb，则压力大小与气体溶解情况可用示意图表示,见右图。温度恒定时，在某个压力下，如果溶解在原油中的气体刚好是原油所能溶解的最大气体量时，这种原油就称为饱和原油。此时所对应的压力就是原油的饱和压力。在温度恒定条件下，饱和原油随着压力的升高会成为未饱和原油（因为此时原油中能溶解更多气体，而实际存在的气体要少于这个溶解量）；同样，未饱和原油随压力的降低会成为饱和原油（原油最大气nmaxngnmax=ngnmaxngppbp=pbppb(过)饱和饱和未饱和体溶解量正好等于实际存在的气体量）。饱和原油的压力继续降低，原油中所能溶解的最大气体量将小于实际存在的气体量，饱和原油成为超饱和原油，气体将从原油中析出，发生油气分离，出现两相：油相和气相。那么通常所说的地层油饱和压力的概念是什么呢？（这里所说的地层油饱和压力是指未饱和油藏的饱和压力。）原油饱和压力是指在某个温度下，原油刚好处于饱和状态时的压力。如果从高压开始，逐渐降低未饱和油的压力，从原油中分离出第一个（批）气泡时的压力就是饱和压力。如果从低压开始，逐渐增大油气两相体系的压力，最后一个气泡溶解到原油中时的压力就是饱和压力。地层油饱和压力参数的重要性：地层油饱和压力是非常重要的地层油物性参数之一，其应用可体现在：（1）根据它可判断地层中烃类是以单相还是油气两相同时存在和渗流，可反应和控制油藏的驱动方式（2）它还是地层油物性发生突变的转折点，（3）地层油饱和压力对于油藏开采动态分析、渗流计算及数值模拟等方面都是不可缺少的参数，等等。实验原理地层油饱和压力的测定通常采用降压法。根据降压过程中，地层油体积的变化规律来确定地层油的饱和压力，即：在压力高于地层油饱和压力时，随着压力的下降，原来受压缩的原油发生轻微膨胀，体积略有增加；当压力降至原油饱和压力以下时，溶解在油中的气体从油中分离出来，由于气体的压缩系数远远大于液体的压缩系数，随着压力继续下降，油气的体积变化率将远大于压力高于饱和压力情况下油的体积变化率。将压力与对应的体积变化值在直角坐标系中绘成曲线，该曲线在饱和压力处出现拐点，拐点对应的压力就是所测地层油的饱和压力。实验装置实验准备如果是真实油样饱和压力测定，在进行地层油饱和压力测定之前，需要到现场取样，取回来的样品需要在转样仪中进行预处理（如加热搅拌充分溶解、粗测地层油饱和压力），之后转样。转样时应先将PVT筒设置到地层温度，进泵到顶端，抽空，然后在（高于）地层压力下，转样仪进泵、PVT筒退泵，用盐水将样品转入PVT筒（开始转样时，必须非常缓慢，防止油样在取样器中脱气），准备工作完成。如果是模拟地层油饱和压力测定，需要先在配样仪中配好模拟油样（模拟油样的配制方法与直接在PVT筒中培养类似）,然后按照上面所述的转样方法将油样转入PVT筒中，或者直接在PVT筒中配样。配样的方法：先在配样容器（或PVT筒中）装入一定体积原油或其它模拟油（如煤油），上好端盖，进泵直到油样从端盖阀门冒出为止（排尽容器中的空气），然后连上气源管线并打开气源，退泵往容器中注入一定体积（可按照一定油气比进行计算模拟油体积和气体体积）的模拟气体（如二氧化碳），关闭端盖阀门，拆除气源管线，进泵加压并摇摆搅拌，直到油气完全溶解（标志为：加压之后，压力不下降。在这个过程中粗略估计出模拟油的饱和压力），准备工作完成。图2.23分析器与计量泵的结构图1-游标；2-丝杠；3-传动链；4-涡轮涡杆；5-轴承；6-保温套；7-柱塞；8-PVT筒；9-阀门986123475实验步骤（1）根据预测的饱和压力值计算要读数的压力测试点，一般在高于饱和压力时取3～4个点，饱和压力以下取3～4个点；（2）打开PVT主机的总电源开关，打开温控系统电源，设置温控器将分析器（PVT筒）中的地层油恒定到地层温度；（3）用PVT筒下部的PVT计量泵将PVT筒的压力升高到地层压力（或者比预测地层油饱和压力高出4.0～5.0MPa），打开摇摆系统，对PVT筒内的油进行搅拌，直至压力显示器的读数稳定在所要控制的压力值；（4）将控制盘上的“进退泵”开关设置为“退泵”，然后观察压力显示器，慢慢右旋“调速”旋钮进行退泵，缓慢将压力降到所算好的第一个压力点上，立刻停止退泵，继续摇摆搅拌油样，当压力显示器读数稳定后，记录PVT筒中的压力1p和体积值1V；之后继续退泵，按上述过程测定其余压力测试点，并记录相应的压力和体积值，填写在实验数据表中。注意：在饱和压力以上时，由于体积随压力的变化很小，测定时可采取定压差方法，相邻两个测试点之间压力差为2MPa左右；饱和压力以下时，压力下降，油气发生分离，体积随压力的变化很大，这时可采取定体积法，相邻两个测试点之间体积差视情况可在5～153cm之间。（5）测试完毕，关闭打开的所有开关。数据处理将测得的压力――体积数据记录在地层油饱和压力实验数据表中。然后以1V为基数，计算出每组数据的累积体积变化，即1VVVii，见实验数据表。实验数据表序号压力MPa计量泵读数3cm累积体积差3cm119250――217.5250.50.53162511414.3251.51.5512.82522610252.52.579.5259988.82661697.92792910以累积体积变化V为横坐标，以压力p为纵坐标，绘制Vp关系曲线，如下图所示，图中测试点趋势线的交叉点所对应的压力pb即为所测地层油样的饱和压力。图2.26地层油压力与体积差关系曲线789101112131415161718051015202530体积差(ml)压力(MPa)bp注意事项（1）实验中涉及到高温高压，时刻提高警惕，注意安全；（2）进泵和退泵的速度是由“调速”旋钮来控制的，旋转该旋钮时一定要小心，旋转速度和幅度不要太大，以免进、退泵速度太快，损害仪器；（3）当压力降到所要求的值后，应搅拌均匀、压力稳定后才可读数，否则，测试结果不准确。思考（1）饱和压力的概念；（2）饱和压力参数的应用；（3）饱和压力的测定原理。实验报告独立完成，内容全面，书写工整。