1
第五节 地层油的高压物性
地层油,高温，高压，溶解有大量的天然气
一、地层油的溶解气油比 Rs
1.定义
① 地层油在地面进行一次脱气，分离出的气体标
准体积与地面脱气油体积的比值，标 m3/m3。
② 单位体积地面油在油藏条件下所溶解的气体
的标准体积，标 m3/m3。
地层油的溶解气油比是用接触脱气的方法得到的。
os
gs
V
V
Rs ?
2
2.影响因素
① 油气性质
溶解气油比与压力的关系
② 压力
油气密度差异越小，地层油的溶解气油比越大。
③ 温度 T↗, Rs↘
P<Pb：
P≥ Pb：
P↗, Rs↗
P↗, Rs= Rsi
3
二、地层油的密度和相对密度
1.地层油的密度
地层油的密度是指单位体积地层油的质量，
kg/m3。
o
o
o V
m
??
一般，地层油的密度小于地面油的密度。
4
影响因素：
2)溶解气油比,Rs↗, ρo↘ ；
3)温度,
1)组成, 轻组分 ↗, ρo ↘
4)压力,
P<Pb：
P＝ Pb：
P↗, ρo↘ ；
ρo最小；
P>Pb,P↗, ρo↗ 。
T↗, ρo ↘ ；
5
2.地面油的相对密度
20℃ 时的地面油密度与 4℃ 时水密度之比。
4
w
o
o
?
?
? ?
当压力高于饱和压力时：
ob
oi
ob
oi
B
B
?
?
?
γoi—— 原始地层压力下的地层油相对密度；
γob—— 泡点压力下地层油相对密度；
Boi—— 原始地层压力下地层油体积系数；
Bob—— 泡点压力下地层油体积系数。
6
三、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。
os
of
o V
V
B ?
一般地 Bo>1 为何 Bo>1？
7
影响因素分析：
③ 油藏温度 T↗, Bo↗
④ 油藏压力
P↗,Bo↘当 P>Pb时，
P↗,Bo↗当 P<Pb时，
当 P=Pb时,Bo＝ Bomax
轻烃组分所占比例 ↗, Bo ↗① 组成
② 溶解气油比 Rs↗,Bo↗
8
两相体积系数：
油藏压力低于泡点压力时，在给定压力下地
层油和其释放出气体的总体积 (两相体积 )与它在
地面脱气后的体积 (地面原油体积 )之比。
os
gfof
t V
VV
B
?
?
? ? gosossigf BVRRV ??
因为：
所以：
? ? gssiot BRRBB ???
9
(1)P＜ Pb时,存在两相体积系数；
(2)P=Pb时,
(3)P＝ 1绝对大气压时，
(4)两相体积 系数与压力 的关系为一双 曲线型 单调
曲线。
综上所述：
Rs=0,Bg=1,Bo=1,Bt=1+Rsi,Bt为最大值；
Rs=Rsi,Vfg=0,Bt=Bo=Bob,Bt为最小值；
10
四、地层油的等温压缩系数
定义,在温度一定的条件下，单位体积地层油
随压力变化的体积变化值,1/MPa。
PP
VV
P
V
P
V
b
ofobofof
?
??
?
??
?
?
由于：
b
oob
ob
oob
ob
ofob
of
o PP
BB
BPP
BB
BPP
VV
VC ?
??
?
???
?
??? 111所以：
T
of
of
o P
V
V
C ??
?
?
???
?
?
?
?? 1
b
oob
o
o PP
BB
BC ?
?? 1
11
影响因素分析：
轻烃组分所占比例 ↗, Co ↗① 组成
③ 温度 T↗, Co↗
② 溶解气油比 Rs↗,Co↗
表 1.4.3 不同压力区间的平均等温压缩系数
压力区间 MPa 平均等温压缩系数× 10
-4
MPa
-1
34.4 ～ 2 9, 2 24.7
29.2 ～ 2 4, 2 30.2
24.2 ～ 1 9, 2 36.0
19.2 ～ 1 9, 0 38.9
Pb=19.0
P ↗,C o↘④ 压力 （ P>Pb）
12
五、地层油的粘度
根据牛顿内摩擦定律：
y
u x
xy ?
?/?? ＝－
影响因素分析：
轻烃组分所占比例 ↗,μ o↘① 组成
③ 温度 T↗, μ o↘
④ 压力
② 溶解气油比 Rs↗,μ o↘
P<Pb：
P＝ Pb：
P↗, μ o↘ ；
μ o最小；
P>Pb,P↗, μ o↗ 。
13μ o ～ P,T 关系
14
某些油田原油物性参数
油田名称
油层温度
( ℃ )
油层压力
( MPa)
泡点压力
( MPa)
溶解气油
比 (m
3
/m
3
)
体积系数
收缩率
(%)
压缩系数
(MPa
-1
)
大庆油田某层 45 7 ～ 12 6.4 ～ 11 45 1.09 ～ 1.15 8.3 ～ 13 7.7 × 10
-4
华北油田某层 90 16 13 7 1.10 8.5 10.4 × 10
-4
胜利油田某层 65 23 19 27.5 1.0955 8.4 7.3 × 10 -4
中原油田某层 109 37 24.6 69 1.21 17.4 18.3 × 10
-4
罗马什金 ( 俄 ) 40 17 8.5 58.4 1.17 14.5 11.4 × 10
-4
15
第六节 地层水的高压物性
地层水：
油层水 (与油同层 )和 外部水 (与油不同层 )的总称 。
地层水长期与岩石和地层油接触
地层水中含有大量的无机盐
底水
边水
层间水
束缚水
上层水
下层水
构造水
16
一、地层水的矿化度
1.地层水中的离子
阳离子 Na+,K+,Ca2 +, Mg2 +
Cl-,CO32 -, SO42 -, HCO3-阴离子
2.矿化度 水中矿物盐的质量浓度，通常用 mg/l表示
地层水的总矿化度表示水中正负离子的和。
不同油藏的地层水矿化度差别很大
地层水的高矿化度会降低注入井中的聚
合物的粘度。
17
MgCl223945121242813581375658712胜坨 S2层
NaHCO37711661724106310276442593渤海 S2层
CaCl2369610706022088187414112152临盘 S3层
CaCl2373986360244382522880641372304896331中原 W层
总矿化度CO32-HCO3-SO42-Cl-Ca2+Mg2+Na+(K+)
水型离子质量浓度及总矿化度 /（ mg/L）
油田名称
我国部分油田地层水资料
18
3.硬度 指地层水中钙、镁等二价溶解盐离子的含量,
用 mgL-1表示。
德国度,1度相当于 10 mg?L-1浓度的 CaO。
水中钙、镁盐的含量 碳酸盐硬度
暂时硬度
其它二价盐如铁、铝、
锶、钡等盐的含量
永久硬度
地层水的 硬度 对入井的化学药剂－－ 阳离子
活性剂溶液影响极大,会使其产生 沉淀 而失效。
19
二、地层水的分类 苏林分类法
具体
思路
根据水中 Na+（包括 K+）和 Cl-的当
量比，利用水中正负离子的化合顺序，以
水中某种化合物出现的趋势而命名水型。
氯化镁 (MgCl2)水型
重碳酸钠 (NaHCO3)水型
硫酸钠 (Na2SO4)水型
氯化钙 (CaCl2)水型
20
苏林成因系数划分水型
当量比 成因系数 水 型 环境特点
? ?
1
2
4
?
?
???
??
SO
ClKNa
重碳酸钠型 大陆环境（油气田水）
1?
?
??
?
Cl
KNa
? ?
1
2
4
?
?
???
??
SO
ClKNa
硫酸钠型 大陆冲刷环境，地面
? ?
1
2
?
?
???
??
Mg
KNaCl
氯化钙型 深层封闭环境
1?
?
??
?
Cl
KNa
? ?
1
2
?
?
???
??
Mg
KNaCl
氯化镁型 海洋环境，海水
21
三、地层水的高压物性
地层水 溶解盐类 是影响地层水高压物性的根本
原因。
1,溶解气很少
压力在 10MPa下,1m3地层水中溶解天然气不超
过 2m3。
地面 1m3水在地层压力、温度条件下所溶解的
天然气体积，单位为标 m3/m3。
天然气在地层水中的溶解度：
22
压力,随压力的升高而升高；
温度,影响不大；
矿化度,随矿化度增大而下降。
23
地层水中还可能溶有其它 非烃类气体,如氯气、
二氧化碳、硫化氢及稀有气体等。
地层水中溶解的天然气以 甲烷 气体 为主：
美国墨西哥湾沿岸地区的 地压气藏气 就是一种
高压水溶气,其气体储量多达 76.46× 1012m3。
具有工业
开采价值
24
2,地层水的体积系数
ws
wf
w V
V
B ?
油藏条件下的体积
地面条件下的体积 1?wB
地层水体积系数受温度的影
响大于受压力及溶解气的影
响。
温度：
随温度的增加而增加；
压力：
溶解度：
随压力的增加而减小；
溶解有天然气的水比纯
水的体积系数大些。
25
3,等温压缩系数
T
w
w
w P
V
V
C ?
?
??
?
?
?
??? 1
压力：
温度：
溶解气量：
矿化度：
随压力的升高而下降；
随温度的升高先下降后上升；
随溶解气量增大而显著上升。
随矿化度的升高而降低。
26
4, 地层水的粘度
a － 水的粘度与温度、压力关系； 1,0.1MPa； 2,50MPa
b － 水的粘度与温度、矿化度关系； 1.纯水； 2.矿化度
60000mg/L
地层水粘度与温度、压力、矿化度关系
温度：
地层水粘度随温度
的上升急剧降低。
压 力
溶解气
矿化度
影响不大
第五节 地层油的高压物性
地层油,高温，高压，溶解有大量的天然气
一、地层油的溶解气油比 Rs
1.定义
① 地层油在地面进行一次脱气，分离出的气体标
准体积与地面脱气油体积的比值，标 m3/m3。
② 单位体积地面油在油藏条件下所溶解的气体
的标准体积，标 m3/m3。
地层油的溶解气油比是用接触脱气的方法得到的。
os
gs
V
V
Rs ?
2
2.影响因素
① 油气性质
溶解气油比与压力的关系
② 压力
油气密度差异越小，地层油的溶解气油比越大。
③ 温度 T↗, Rs↘
P<Pb：
P≥ Pb：
P↗, Rs↗
P↗, Rs= Rsi
3
二、地层油的密度和相对密度
1.地层油的密度
地层油的密度是指单位体积地层油的质量，
kg/m3。
o
o
o V
m
??
一般，地层油的密度小于地面油的密度。
4
影响因素：
2)溶解气油比,Rs↗, ρo↘ ；
3)温度,
1)组成, 轻组分 ↗, ρo ↘
4)压力,
P<Pb：
P＝ Pb：
P↗, ρo↘ ；
ρo最小；
P>Pb,P↗, ρo↗ 。
T↗, ρo ↘ ；
5
2.地面油的相对密度
20℃ 时的地面油密度与 4℃ 时水密度之比。
4
w
o
o
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?
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当压力高于饱和压力时：
ob
oi
ob
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B
B
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γoi—— 原始地层压力下的地层油相对密度；
γob—— 泡点压力下地层油相对密度；
Boi—— 原始地层压力下地层油体积系数；
Bob—— 泡点压力下地层油体积系数。
6
三、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。
os
of
o V
V
B ?
一般地 Bo>1 为何 Bo>1？
7
影响因素分析：
③ 油藏温度 T↗, Bo↗
④ 油藏压力
P↗,Bo↘当 P>Pb时，
P↗,Bo↗当 P<Pb时，
当 P=Pb时,Bo＝ Bomax
轻烃组分所占比例 ↗, Bo ↗① 组成
② 溶解气油比 Rs↗,Bo↗
8
两相体积系数：
油藏压力低于泡点压力时，在给定压力下地
层油和其释放出气体的总体积 (两相体积 )与它在
地面脱气后的体积 (地面原油体积 )之比。
os
gfof
t V
VV
B
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因为：
所以：
? ? gssiot BRRBB ???
9
(1)P＜ Pb时,存在两相体积系数；
(2)P=Pb时,
(3)P＝ 1绝对大气压时，
(4)两相体积 系数与压力 的关系为一双 曲线型 单调
曲线。
综上所述：
Rs=0,Bg=1,Bo=1,Bt=1+Rsi,Bt为最大值；
Rs=Rsi,Vfg=0,Bt=Bo=Bob,Bt为最小值；
10
四、地层油的等温压缩系数
定义,在温度一定的条件下，单位体积地层油
随压力变化的体积变化值,1/MPa。
PP
VV
P
V
P
V
b
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由于：
b
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11
影响因素分析：
轻烃组分所占比例 ↗, Co ↗① 组成
③ 温度 T↗, Co↗
② 溶解气油比 Rs↗,Co↗
表 1.4.3 不同压力区间的平均等温压缩系数
压力区间 MPa 平均等温压缩系数× 10
-4
MPa
-1
34.4 ～ 2 9, 2 24.7
29.2 ～ 2 4, 2 30.2
24.2 ～ 1 9, 2 36.0
19.2 ～ 1 9, 0 38.9
Pb=19.0
P ↗,C o↘④ 压力 （ P>Pb）
12
五、地层油的粘度
根据牛顿内摩擦定律：
y
u x
xy ?
?/?? ＝－
影响因素分析：
轻烃组分所占比例 ↗,μ o↘① 组成
③ 温度 T↗, μ o↘
④ 压力
② 溶解气油比 Rs↗,μ o↘
P<Pb：
P＝ Pb：
P↗, μ o↘ ；
μ o最小；
P>Pb,P↗, μ o↗ 。
13μ o ～ P,T 关系
14
某些油田原油物性参数
油田名称
油层温度
( ℃ )
油层压力
( MPa)
泡点压力
( MPa)
溶解气油
比 (m
3
/m
3
)
体积系数
收缩率
(%)
压缩系数
(MPa
-1
)
大庆油田某层 45 7 ～ 12 6.4 ～ 11 45 1.09 ～ 1.15 8.3 ～ 13 7.7 × 10
-4
华北油田某层 90 16 13 7 1.10 8.5 10.4 × 10
-4
胜利油田某层 65 23 19 27.5 1.0955 8.4 7.3 × 10 -4
中原油田某层 109 37 24.6 69 1.21 17.4 18.3 × 10
-4
罗马什金 ( 俄 ) 40 17 8.5 58.4 1.17 14.5 11.4 × 10
-4
15
第六节 地层水的高压物性
地层水：
油层水 (与油同层 )和 外部水 (与油不同层 )的总称 。
地层水长期与岩石和地层油接触
地层水中含有大量的无机盐
底水
边水
层间水
束缚水
上层水
下层水
构造水
16
一、地层水的矿化度
1.地层水中的离子
阳离子 Na+,K+,Ca2 +, Mg2 +
Cl-,CO32 -, SO42 -, HCO3-阴离子
2.矿化度 水中矿物盐的质量浓度，通常用 mg/l表示
地层水的总矿化度表示水中正负离子的和。
不同油藏的地层水矿化度差别很大
地层水的高矿化度会降低注入井中的聚
合物的粘度。
17
MgCl223945121242813581375658712胜坨 S2层
NaHCO37711661724106310276442593渤海 S2层
CaCl2369610706022088187414112152临盘 S3层
CaCl2373986360244382522880641372304896331中原 W层
总矿化度CO32-HCO3-SO42-Cl-Ca2+Mg2+Na+(K+)
水型离子质量浓度及总矿化度 /（ mg/L）
油田名称
我国部分油田地层水资料
18
3.硬度 指地层水中钙、镁等二价溶解盐离子的含量,
用 mgL-1表示。
德国度,1度相当于 10 mg?L-1浓度的 CaO。
水中钙、镁盐的含量 碳酸盐硬度
暂时硬度
其它二价盐如铁、铝、
锶、钡等盐的含量
永久硬度
地层水的 硬度 对入井的化学药剂－－ 阳离子
活性剂溶液影响极大,会使其产生 沉淀 而失效。
19
二、地层水的分类 苏林分类法
具体
思路
根据水中 Na+（包括 K+）和 Cl-的当
量比，利用水中正负离子的化合顺序，以
水中某种化合物出现的趋势而命名水型。
氯化镁 (MgCl2)水型
重碳酸钠 (NaHCO3)水型
硫酸钠 (Na2SO4)水型
氯化钙 (CaCl2)水型
20
苏林成因系数划分水型
当量比 成因系数 水 型 环境特点
? ?
1
2
4
?
?
???
??
SO
ClKNa
重碳酸钠型 大陆环境（油气田水）
1?
?
??
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Cl
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? ?
1
2
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SO
ClKNa
硫酸钠型 大陆冲刷环境，地面
? ?
1
2
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Mg
KNaCl
氯化钙型 深层封闭环境
1?
?
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Cl
KNa
? ?
1
2
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???
??
Mg
KNaCl
氯化镁型 海洋环境，海水
21
三、地层水的高压物性
地层水 溶解盐类 是影响地层水高压物性的根本
原因。
1,溶解气很少
压力在 10MPa下,1m3地层水中溶解天然气不超
过 2m3。
地面 1m3水在地层压力、温度条件下所溶解的
天然气体积，单位为标 m3/m3。
天然气在地层水中的溶解度：
22
压力,随压力的升高而升高；
温度,影响不大；
矿化度,随矿化度增大而下降。
23
地层水中还可能溶有其它 非烃类气体,如氯气、
二氧化碳、硫化氢及稀有气体等。
地层水中溶解的天然气以 甲烷 气体 为主：
美国墨西哥湾沿岸地区的 地压气藏气 就是一种
高压水溶气,其气体储量多达 76.46× 1012m3。
具有工业
开采价值
24
2,地层水的体积系数
ws
wf
w V
V
B ?
油藏条件下的体积
地面条件下的体积 1?wB
地层水体积系数受温度的影
响大于受压力及溶解气的影
响。
温度：
随温度的增加而增加；
压力：
溶解度：
随压力的增加而减小；
溶解有天然气的水比纯
水的体积系数大些。
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3,等温压缩系数
T
w
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w P
V
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C ?
?
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??? 1
压力：
温度：
溶解气量：
矿化度：
随压力的升高而下降；
随温度的升高先下降后上升；
随溶解气量增大而显著上升。
随矿化度的升高而降低。
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4, 地层水的粘度
a － 水的粘度与温度、压力关系； 1,0.1MPa； 2,50MPa
b － 水的粘度与温度、矿化度关系； 1.纯水； 2.矿化度
60000mg/L
地层水粘度与温度、压力、矿化度关系
温度：
地层水粘度随温度
的上升急剧降低。
压 力
溶解气
矿化度
影响不大
