中国石油大学-地层油高压物性

班级: 同组者:

实验日期:

学号: 姓名: 成绩:

教师: 张俨彬

地层油高压物性测定实验

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) 绘制地层油的体积与压力的关系曲线，在泡点压力前后，曲线的斜率不同，拐点处对应的压力即为泡点压力。

(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) 在地层条件下，钢球在光滑的盛有地层油的标准管中自由下落，通过记录钢球的下落时间，由下式计算原有的粘度：

μ＝k(ρ1-ρ2)t

其中—μ—原油动力粘度，mPa·s；

t—钢球下落时间，s；

ρ1，ρ2—钢球和原油的密度，g/cm；

k—粘度计常数。

三．实验流程

图1 高压物性实验流程图

四．实验步骤

（一）泡点压力的测定 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

(1) 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）；

(2) 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)。

(3) 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。

（二）一次脱气

(1) 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。

(2) 取一个干燥清洁的油气分离瓶称重，记录其质量；

(3) 提起盐水瓶，将量气瓶充满饱和盐水。

(4) 将油气分离瓶安装在橡皮塞上，打开量气瓶上面阀门，缓慢打开放油阀门，保持PVT筒压力不变，排出一定体积的地层油，当量气瓶液面下降200mL左右时，关闭放油阀门，停止排油。

(5) 提升盐水瓶，使盐水瓶液面与量气瓶液面平齐，读取分离出的气体体积； (6) 取下油气分离瓶，称重并记录脱气原油和油气分离瓶的总质量； (7) 记录计量泵的读数； (8) 记录室温和大气压力；

(9) 按上述步骤重复进行两次实验。 （三）地层油粘度的测量

（1）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；

（2）转动落球粘度计上部朝下，使钢球吸到上部磁铁上；

（3）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。

（4）改变倾角，重复试验。

五．数据处理

1．原始数据记录表

表1 地层原油饱和压力测定原始记录

地层压力= 12 MPa ， 地层温度= 40 ℃ ， 粗测泡点压力Pb= 2.5 MPa 压力 MPa 泵读数 cm3 体积差 cm3 累积体积差cm3

（1） 计量泵初始泵读数为223 cm3 （2） PVT筒的容积为500 cm3

12 10 8 6 4 1.7 1.62 1.60 1.58 1.55 1.50 90.0 10 133 223.0 222.0 221.0 220.0 0 0 1 1 1 2 1 3 219.0 148.0 130.0 120.0 1 4 71 75 18 93 10 103 110.0 100.0 10 113 10 123

表2 地层油单次脱气实验原始记录

室温= 22.6 ℃， 大气压= 760 mmHg 计量泵刻度(cm3 ) 地层油 序号 脱气前N1（ml） 脱气后体积分离瓶 重量 脱气原油密度＝ 0.908 g/cm3 脱出气体密度＝ 0.0018 g/cm3 脱气油重量及体积 （分离瓶+油）重量 脱气油 重量脱气油 体积 量气瓶读数 Vg（ml）（ml） N2N1N2（ml） G1（g） 48.464 G2G1（g） 6.125 G2（g） 54.589 V0（ml） 6.746 1

223 230 7 180 表3 落球法测地层油粘度实验原始记录

测定温度＝ 24 ℃， 钢球密度＝7.86 g/cm3， 地层原油密度＝ 0.908 g/cm3 粘度倾角常数＝0.0641 钢球下落时间（s）

5.20 5.19 5.20 2．泡点压力确定：

根据测定的一系列压力P和相应的累积体积差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。

3．地层油物性参数计算：

由图可得，泡点压力为p=1.95MPa

（1）脱气原油体积V0：根据脱气原油的质量G0和密度ρor，由下式计算地面脱气原油的体积：

G0V0=ρ=6.125 ÷ 0.908=6.746（cm3）

or

（2）分离出气体在标况下的体积Vgsc：

先计算室温条件下分出的气量VgL：VgL=Vg-Vo=180-6.746=173.254ml

再用下式将室温下分出的气量折算成标况下(20℃，760毫米汞柱)的体积Vgsc：

PscVgscPLVgL 293=273+t

L

式中：Vg－量气瓶读数，cm3； tL－室温，℃；

Psc、PL－标准状况及室温对应的大气压力，mmHg。 Vgsc=293PLVgL/Psc/(273+tL)=293×760×173.254/760/(273+22.6)=171.730mL

（3）地层油的溶解气油比Rs：

VgscRs=V=171.730÷6.746=25.457 (cm3/cm3)

0（4）地层原油体积系数B0：

ΔN

原始地层压力下的油体积系数：Boi=V=7 ÷6.746=1.038

0

式中：N-原油脱气前后泵的读数差，即地下原油体积。

（5）原油的收缩率Eo：

Bo-1Eo=B×100%=（1.038-1）÷1.038×100%=3.66%

o（6）地层原油的密度ρof：

ρof＝

Go+Vgscρ

ΔN

gsc

＝(6.125+171.730×0.0018)/7=0.919g/cm3

式中：ρgsc—脱出气体在标准状况下的密度，g/cm3。

4.原油的粘度：

t1+t2+t3t=3=（5.20+5.19+5.20）=5.20（s）

μ＝k(ρ1-ρ2)t＝0.0641×(7.86-0.908) ×5.20=2.317mPa·s

六、思考与总结

1、解释什么是地层油的泡点压力、溶解气油比、体积系数，本实验中各参数如何测定？

答：

（1）泡点压力：地层油的泡点压力是在恒温条件下逐步降低系统压力，当地层油开始汽化出现第一个汽泡时的压力。

（2）溶解汽油比：某一压力，温度下的地下含气原油，在地面进行一次脱气，将分离出的气体标准体积与地面脱气油体积的比值就称为该压力，温度下的地层油溶解油气比。

（3）体积系数：原油在地下的体积与其在地面脱气后的体积之比。

（4）绘制地层油的体积随压力的关系，在泡点压力前后，曲线的斜率不同，拐点处对应的压力即为泡点压力。

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。

2、什么是地层油弹性压缩系数？结合本实验设计地层油压缩系数的获取方法，写

出地层油压缩系数计算公式，说明各参数如何确定，并求出12 MPa至6 MPa之间地层油

的平均压缩系数。

答：地层油弹性压缩系数：单位体积地层原油在压力改变一个大气压时体积的变化率。

设计方法：参照泡点压力的测定，在地层压力起退泵，压力表示数每降低0.1MPa，体积变化V’。但V’很小，所以可以利用细测泡点压力的方法，取泡点压力以前的数据。

1Bob-B0Co=-B P-P

0

b

(V1-V2)×0.1

计算公式：C=

V1(p1-p2)其中：C：弹性压缩系数

V1，V2：起始体积，停止退泵体积mL p1，p2:起始压力，停止退泵压力MPa

(V1-V2)×0.1

所以C=V(p-p)＝(163-160)×0.1÷163÷(12-6)=0.000306

112

3、读取量气瓶中分离出的气体体积时，为什么要提升盐水瓶，使盐水瓶液面与量气瓶液面平齐？

答：使盐水瓶与量气瓶的液面压力相等。如果不相平，液面高度差会造成压差，瓶内的气体或被压缩或膨胀就与实际体积不符，体积不符则计算得到的气体的量也不符。所以要液面相平。

4、计算室温条件下分出的气量气油体积？

答：实验过程中，量气筒上部阀门打开，缓慢打开放油阀门，保持地层压力不变，此时会排出一定体积的地层油并且量气瓶液面下降，因此室温条件下分出的气量VgL只是从量气瓶读出的气体体积中的一部分，还含有脱气原油体积。

VgL时，为什么要从量气瓶读出的气体体积中减去脱