孔隙流体主要由泥岩水、天然气和石油中的一种或多种组成。为此,在讨论通常孔隙流体的密度之前,我们将首先讨论基岩水、石油和天然气的密度。
1.基岩水的密度
基岩水是最常见的孔隙流体,其密度受气温、压力以及矿化度的影响。当矿化度很低时,基岩水的密度与纯水相差无几。当矿化度下降时,基岩水的密度也要下降。对于纯水,其密度可以借助下述非线性回归公式进行估算:
ρw=1.0+106(-80t-3.3t2+0.+489p-2tp+0.-1.3×10-5t3p-0.333p2-0.)(3-2-1)
式中:ρw为纯水的密度,g/cm3;t为气温,℃;p为压力,MPa。
基岩水的密度ρb和ρw的关系为:
ρb=ρw+0.668S+0.44S2+10-6S[300p-+t(80+3t-3300S-13p+47pS)](3-2-2)
式中:S为以10-6为单位的矿化度。
图3-2-1给出了作为压力和湿度的函数的基岩水密度曲线。
图3-2-1基岩水的密度随气温和压力的变化
图中的实心圆点取自he(1995)的数据;虚线和实线代表回归剖析的结果;S代表硫酸钠含量,其单位10-6
2.石油的密度
石油是一种由多种有机化合物混和而成的复杂混和物。在天然欧盘中,既有密度很小的重油,又有密度小于水的沥青。在一定的压力下,重油可以吸收大量的天然气,使其密度大大地减低。在室外条件下,欧盘的密度值在0.5~1.0g/cm3之间,常见值在0.7~0.8g/cm3之间。
对于一种给定的欧盘,在其组成成份保持不变的条件下,其密度随气温和压力的变化是互相独立的。换句话说,这时可以分别考虑压力和湿度对密度的影响。假如用p代表作为压力的函数的欧盘密度,则
ρp=ρ0+(0.-1.71×10-7p3)(ρ0-1.15)2+3.49×10-4p(3-2-3)
式中:ρ0为在1个大气压力(1.01×105Pa)下,气温为15.6℃时测得的密度。
从上式可以看出水的密度是多少?,压力变化对欧盘的密度影响很小。与此相反,气温的变化对欧盘的密度影响很大。在现场条件下,气温对欧盘密度的影响常常借助下式估算:
ρ=ρp/[0.972+3.81×10-4(t+17.78)1.175](3-2-4)
图3-2-2给出了依据这个公式所估算出的结果。
图3-2-2石油的密度随气温和压力的变化
当欧盘中富含天然气时,其密度由下述公式估算:
ρG=(ρ0+0.)/B0(3-2-5)
式中:G为天然气的密度和空气的密度在15.6℃时的比值;RG是气温在15.6℃时的最大溶化气油比:
岩石化学学基础
B0是容积因子:
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3.天然气的密度
天然气的密度公式可以通过对理想二氧化碳密度公式的修正而得到。设
是理想二氧化碳的摩尔容积,则
和二氧化碳常数R、绝对湿度Ta(Ta=t(℃)+273.15)之间的关系由下述状态等式给出:
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假若令Mr代表二氧化碳的相对分子质量,则有
岩石化学学基础

与理想二氧化碳相比,天然气是一种可压缩的二氧化碳。为此,在理想二氧化碳的摩尔容积公式中必须加上可压缩因子Z,即
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借助这个公式可以得到天然气密度的近似公式:
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式中:
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ppr=p/(4.892-0.4048G)(3-2-14)
Tpr=Ta/(94.72+170.75G)(3-2-15)
式中:ppr和Tpr分别代表拟归一化()的压力和湿度。
图3-2-3给出了天然气的密度随气温和压力的变化。
图3-2-3天然气密度随气温和压力的变化
在压力为0.1MPa时G=0.6和G=1.2时的曲线重合在一起
4.孔隙流体的密度
在借助里面各节中给出的有关公式估算出了基岩水、石油和天然气的密度后水的密度是多少?,则可以借助第六节中的公式(3-3-1)估算孔隙流体(多相流体)的密度。下边给出一个实际估算的反例。设孔隙流体为基岩水和天然气的混和物,则孔隙流体的密度ρl为:
ρl=Sgρg+(1-Sg)ρw(3-2-16)
式中:Sg为含气饱和度。
