Olier og gassers fysiske egenskaber
Olie eller gas er sammensat af forskellige typer kulbrinter med forskellig molekylær struktur. Den letteste af de kulbrinter, der indgår i kulbrinteblandinger, er metan (CH4), der kun indeholder et enkelt kulstofatom i sit molekyle, og som udgør hovedparten (>95%) af naturgas. Jo flere kulstofatomer der er i en kulbrintekomponent, jo tungere er molekylet. Eksempler på sådanne tungere kulbrinter er hexan med 6 kulstofatomer, heptan med 7 kulstofatomer og decan med 10 kulstofatomer (se også Geokemi).

Det afhænger af kulbrinteblandingens sammensætning om den ved en given temperatur og et givet tryk er på gas- eller væskeform.

Hvis en kulbrinteblanding (olien eller gassen i reservoiret) overvejende indeholder lette kulbrinter, vil den i nogle tilfælde kunne findes i gastilstand i reservoiret. Er der derimod en stor andel af tungere kulbrinter, vil blandingen kunne findes i væsketilstand i reservoiret.

Trykket i undergrundens olie- og gasforekomster er meget højt og temperaturen er ret høj. I de danske reservoirer i Nordsøen er trykket på 200 - 300 atm og temperaturerne på 60 - 90 °C. I olie eller gas, som bringes op til jordoverfladen, ændres tryk- og temperatur til almindelige atmosfæriske forhold. Denne ændring i de ydre forhold bevirker at kulbrinteblandingen kan skifte tilstand, f.eks. fra væsketilstand til gas- eller gas/væske-tilstand.

Kilde: Jan Reffstrup, DONG Energy   Grafik: Erik Nygaard, GEUS

Størrelser til beskrivelse af volumændringer af olie, der hentes op til overfladen.


På figuren herover refererer a) til reservoirbetingelser, hvor olievolumenet er Vro, mens b) refererer til overfladebetingelser. Her står Vsg for volumenet af den gas, der er gået ud af opløsning, og Vso betegner det resulterende reducerede olievolumen.

Forholdet Bo mellem olievolumenerne i reservoiret og ved overfladen:

beskriver "skrumpningen" af olien, når den afgiver nogle af de lette komponenter, og kaldes oliens volumenfaktor.

Forholdet Rs mellem gas og olievolumener ved overfladen:

kaldes gasopløselighedsfaktoren.

Fasediagrammer
Ved at optegne fasediagrammer for en kulbrinteblanding kan man få et overblik over, hvordan kulbrinteblandingen vil være fordelt på gas- og væskefase ved forskellige tryk- og temperaturbetingelser. Figuren herunder viser et eksempel på et fasediagram.

Kilde: Jan Reffstrup, DONG Energy   Grafik: Erik Nygaard, GEUS

Eksempel på et fasediagram for "reservoir-olie" som via en brønd strømmer op til en lagertank.


Den røde kurve i diagrammet viser hvordan tryk- og temperaturtilstanden i olien ændres, når denne strømmer hen mod en brønd drevet af et faldende tryk undervejs.

Den blå kurve viser de tryk og temperaturer, hvor der sker to meget vigtige ændringer af oliens faser: ved højt tryk og lav temperatur viser kurven, hvornår kulbrinteblandingens letteste bestanddele begynder at danne bobler i kulbrinteopløsningen ved faldende tryk (Boblepunktslinien). Kulbrinteblandingen ovenover kurven er i væskefase, mens den nedenunder kurven er i to faser (væske og gas). Ved lavere tryk og høj temperatur viser kurven grænsen mellem tofaseområdet og området, hvor der kun findes gasfase (Dugpunktslinien). Det indtegnede kritiske punkt, hvor kulbrinteblandingen hverken er væske eller gas, ligger ved overgangen mellem boblepunktslinien og dugpunktslinien.

Punkt 1 markerer starttilstanden et sted ude i reservoiret. I det viste eksempel er "reservoir-olien" i en tilstand over boblepunktslinien. Når denne linie passeres ved faldende tryk, begynder gas at gå ud af opløsning.

Ved punkt 2, som er tæt ved brønden, er trykket i reservoiret faldet til under boblepunktslinien, hvilket betyder, at der frigives gas i reservoiret. Punkt 3 markerer en tilstand i brønden, hvor trykket er endnu lavere, og punkt 4 viser lagertanken, hvor der tilnærmelsesvis er atmosfæretryk (i figuren kaldt "separator-betingelser"), og hvor kulbrinte-blandingen er i en tilstand, som ligger langt nede i tofase-området. Ved denne kombination af temperatur og tryk er en stor del af de lettere kulbrinter gået ud af opløsning (blevet til gas).

Fasediagrammets udseende er forskellige for forskellige kulbrinteblandinger og afhænger af forholdet mellem lette og tungere kulbrinter i blandingen.

Inden man kan planlægge en olieproduktion, må man således kende oliens egenskaber, som kan sammenfattes i olievolumenfaktoren Bo og gasopløselighedsfaktoren Rs. Begge faktorer måles rutinemæssigt på olieprøver, som er indsamlet ved reservoirtryk i efterforskningsboringen.