石油气液两相管流ch03油藏流体高压物性的计算.pdf

均相流动模型的定义、假设和使用条件 流动型态模型的定义、原理及特点 漂移流动模型的特点、基本参数和应用方法 多相管流计算通式 课程回顾 分相流动模型的定义、假设、使用条件 dz dv vg D v dz dp ++=sin 2 2 课程回顾 （1）气相和液相的实际速度相等，即 （2）两相介质已达到热力学平衡状态，压力、密度互为单值 函数 vvv gl == 对于泡状流和雾状流，具有较高的精确性 对于弹状流和段塞流，需要进行时间平均修正 对于层状流、波状流和环状流，则误差较大 两个假定两个假定 特点特点 均相流动模型均相流动模型定义：把气液两相混合物看成均匀介质，其物性参数取定义：把气液两相混合物看成均匀介质，其物性参数取 两相的均值而建立的模型两相的均值而建立的模型 分相流动模型简称分流模型它是把气液两相流动看成为气、液相各自分开的 流动，每相介质都有其平均流速和独立的物性参数 分流模型的基本假设是： (1) 两相介质有各自的按所占断面积计算的断面平均流速； (2) 虽然两相介质之间可能有质量交换，但两相之间处于热力学平衡状态，压力和 密度互为单值函数 分流模型适用于层状流、波状流和环状流。

分流模型适用于层状流、波状流和环状流 课程回顾 课程回顾 漂移流动模型简称漂移模型，是对均流模型、分流模型与实际的两相流动 之间存在的偏差而提出的特殊模型 在均流模型中，没有考虑两相间的相互作用，而是用平均流动参数来模拟 两相介质；分流模型中，尽管在流动特性方面分别考虑了每相介质以及两相 界面上的作用力，但是每相的流动特性仍然是孤立的；而在而在漂移流动模 型中，既考虑了气液两相之间的相对运动，又考虑了空隙率和流速沿过流断 面的分布规律 课程回顾 定义：将气液两相流动分成几种典型的流动型态，将气液两相流动分成几种典型的流动型态， 按不同流动型态分别建立流动的机理模型 依据：依据：不同的流动型态具有不用的流动机理，不同的流动型态具有不用的流动机理， 同一种流动型态范围内，其流体力学特征基本相同同一种流动型态范围内，其流体力学特征基本相同 模型组成：模型组成：流型的判别方法，每一流型流动参数的计算方流型的判别方法，每一流型流动参数的计算方 法 流型分类：流型分类：可采用第一类方法，也可采用第二类方法可采用第一类方法，也可采用第二类方法 特 点 针对性强，精确度高 数学处理复杂，计算量大 流型界限确定困难 流动型态模型是已有计算模型的主体和未来的研究方向 模型应用：模型应用：首先判别流型，再选择模型计算流动参数首先判别流型，再选择模型计算流动参数 常规有杆泵生产常规有杆泵生产自喷生产自喷生产 第四章第四章 油藏流体高压物性的计算油藏流体高压物性的计算 有杆抽油井生产系统设计思路： TP、 h q wfP fh pumph tPcP outPinP iq wfiP (1) IPR计算 (3) 温度场计算 (2)iq wfiP (4) wfiPinP c P (5) 计算 fh (6)tPoutP (7) 抽油杆柱设计 (8) 泵效分析 (9) 产量迭代计算 (10) 工况指标计算 2 sin 2 mm m m mmm v ddZ dv vg dZ dp ++= 求解的关键是确定、 及 m m v m 压力梯度计算 气体的体积流量气体的体积流量 液体的体积流量液体的体积流量 总体积流量总体积流量 43 6.82 10 m /s tlg Q =+= QoBo )( 0 0 spo RRQ pT TZp 原油的体积流量原油的体积流量 QoBo+Qw 已知某不饱和油藏单井生产时，地面油产量已知某不饱和油藏单井生产时，地面油产量Qo，生产气油比，生产气油比Rp，井口温度和压力，井口温度和压力 分别为分别为T0和和p0，计算井筒中某点，计算井筒中某点(压力和温度为压力和温度为T和和p)油相和气相实际体积流量。

油相和气相实际体积流量 在进行气液两相流动的有关计算中，常需要确定工作条件下原油、天然气、 水及其混合物的物性参数客观地讲，确定这些物性参数最根本、最精确的方法 是实验测定然而，实际生产设计和计算中所遇到的原油、天然气及水的组成、 工作温度和工作压力等的范围都非常广泛，完全依赖实验方法测定各种工况条件 下的油、气、水及其混合物的物性参数是很困难的另外，过去曾一度建立和使 用的许多物性参数图版，也都难以适应目前广泛应用电子计算机进行工程计算的 要求 因此，为了便于利用电子计算机进行气液两相流动的计算，建立原油、天然 气、水及其混合物物性参数计算的相关公式是非常必要的 高压物性参数计算必要性：高压物性参数计算必要性： （1）高温高压，且石油中溶解有大量的烃类气体； 油藏流体油藏流体 石油 天然气 地层水 油藏流体的特点：油藏流体的特点： 储层烃类：C、H （2）随温度、压力的变化，油藏流体的物理性质也会发生变化同时 会出现原油脱气、析蜡、地层水析盐或气体溶解等相态转化现象 油气在地层状态（高温高压）下的物 理性质称为油气的高压物性 第一节天然气高压物性的计算 天 然 气 的 临 界 特 性 伴生气 临界压力 2 5 .3715677 ggcr p+= 临界温度 2 5 .12325168 ggcr T+= 凝析气 临界压力 2 1 .117 .51706 ggcr p+= 临界温度 2 5 .71330187 ggcr T+= 1、天然气的临界特性 (1)在已知天然气相对密度的前提下，可预测天然气的临界特性： kpa894757. 6psi 1=()()32 5 9 +=CtFt (2)在已知天然气的临界特性后，可预测天然气相对密度g () ()94.4755.700 1 = crg p ()97.30759.175 2 = crg T 21ggg += (3)当天然气 2 CO 和 SH 2 含量较高时，需要对临界特性进行校正 ()()() 5 . 05 . 0 6 . 19 . 0 222222 15120 SHCOSHCOSHCO yyyyyye+++= eTT crcr = * ()()eyyTeTpp SHSHcrcrcrcr 1 22 * += SHCO yy 22、 气体混合物中气体混合物中和和的摩尔分数的摩尔分数 2 COSH 2 理想气体的假设条件： 1.气体分子无体积，是个质点； 2.气体分子间无作用力； 3.气体分子间是弹性碰撞； 理想气体状态方程： nRTPV 天然气处于高温、高压状态多组分混合物，不是理想气体. 2.天然气的压缩因子 压缩因子：压缩因子： 一定温度和压力条件下，一定质量气体实际占有的体积与在相同条件下理想 气体占有的体积之比。

理想 实际 V V Z P nRT V实际 ZnRTPV = 实际气体的状态方程：实际气体的状态方程： 压缩因子压缩因子Z Z可以由图版查得可以由图版查得 Z1实际气体较理想气体难压缩 Z1实际气体成为理想气体 压缩因子压缩因子Z的物理意义：的物理意义： 实际气体与理想气体的差别实际气体与理想气体的差别 (1) Dranchuk-Purvis-Robinson公式 52 3 06423. 06123. 0 5353. 0 5783. 00467. 1 3051. 01 r r r r r rr TTTT Z+ + += ()() 222 3 6845. 0exp6845. 01 6816. 0 rrr r T ++ 其中，对比温度 c r T T T = c r p p P = r r r ZT P27. 0 = (2) Cranmer方法 + + += 3 2 2 3 6815. 0 6123. 0 5353. 0 5783. 00467. 1 3151. 01 r r r r r rr TTTT Z 对比压力 对比密度 天然气压缩因子计算：天然气压缩因子计算： 3 、天然气粘度 () 4 10exp = c gg ba 其中， 5 . 1 19209 02. 04 . 9 T TM M a g g ++ + = g M T b01. 0 986 5 . 3++= bc2 . 04 . 2= ()15.2738 . 1+=tT gg M97.28= 1965年，Lee等使用大量的资料对他 们最初提出的天然气粘度计算公式进 行了验证和修改，得出如下公式： 4、天然气密度 ()() 6 33 3 0.76 7.6 10 3.4844103.484410 273.150.873483.77273.15 64.56kg/m g g P Z t == ++ = 第二节油水高压物性的计算 (1) Standing公式（1981） 泡点压力泡点压力 =4.110188.41255.0 83.0 a g s b R P ()APIta0125. 0328 . 100091. 0+= 5 .131 5 .141 = o API (2) Vasquez_Beggs公式(1980) 2 4 . 110615. 510898. 6 1 3 c a gs s b R cP = 泡点压力泡点压力 1 、 泡 点 压 力 )8 . 1 (5 .131 5 .141 3sep o Tca = () ++= 791. 0 lg322738 . 110912. 51 5sep oggs p T 几个相关 系数 系数 c1、c2 、 c3表 系数 8762. 0 API 8762. 0 o d 30 API c156.1827.62 c20.842460.914328 c310.39311.172 2 溶 解 油 气 比 用接触脱气方法得到的地层原油所溶解气体的标准体积与地面脱气 原油的体积之比，标m3/m3。

原油溶解气油比影响因素: 定义： 油气性质 压力 温度 天然气在原油中溶解度典型曲线天然气在原油中溶解度典型曲线 天然气的溶解曲线不是线性的 先溶解重烃，曲线较陡；再溶解轻烃，曲线较直，斜率小 油气性质影响 天然气的组成天然气的组成 天然气中重质组分愈多，相对密度 愈大，其在原油中的溶解度也愈大 石油的组成石油的组成 相同的温度和压力下，同一种天然 气在轻质油中的溶解度大于在重质 油中的溶解度 溶解气油比与压力的关系 压力 温度T升高，Rs降低 (1) Standing公式 () 2048. 1 104 . 19688. 7 615. 5 Ag s pR+= ()328 . 100091. 00125. 0+=tAPIA （2） Vasquez_Beggs公式（1980） () = T API cpcR c gs s 8 . 1 exp1003.145 615. 5 3 3 1 2 广泛广泛 使用使用 系数c1、 c2 、c3表 系数d o API d o 08762. 30API c10017800362 c21.18701.0937 c323.931025.7240 地层油的体积系数又称原油地下体积系数，是指原油在地下体积(即地层油体 积)与其在地面脱气后的体积之比。

s f o V V B = 一般地，一般地，Bo11 3 、原油体积系数 影响因素分析：影响因素分析： 轻烃组分所占比例 ，Bo 组成 温度T ，Bo 压力 P , Bo 当当PPb时，时， P , Bo 当当P (2) Vasquez_Beggs公式 )( b PP C为校正系数 无实测资料取零 ()p API tRC gss 5 0 10/ 61.12 1180)328 . 1 (2 .17075.。