石油工程概論2012(2-3)

1、課程回顧課程回顧第一章：緒論第一章：緒論飽和壓力，溶解氣油比（飽和壓力，溶解氣油比（RsRs）、體積系數(shù)（、體積系數(shù)（Bo）、壓縮系數(shù)（）、壓縮系數(shù)（Co）、）、粘度（粘度（）、體積系數(shù)（、體積系數(shù)（Bg） 、天然氣壓縮系數(shù)（、天然氣壓縮系數(shù)（Cg）、粘度（）、粘度（）第二章：油藏流體與巖石高壓物性第二章：油藏流體與巖石高壓物性體積系數(shù)（體積系數(shù)（Bw）、壓縮系數(shù)（）、壓縮系數(shù)（Cw）、粘度（）、粘度（）孔隙度孔隙度、飽和度、滲透率、巖石壓縮系數(shù)、各種壓力概念、飽和度、滲透率、巖石壓縮系數(shù)、各種壓力概念本章內(nèi)容本章內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 油藏流體物理性質(zhì)油藏流體物理性質(zhì)v高溫高壓，且石油中溶解有大量

2、的烴類氣體；高溫高壓，且石油中溶解有大量的烴類氣體； v隨溫度、壓力的變化，油藏流體的物理性質(zhì)也會發(fā)生變化。隨溫度、壓力的變化，油藏流體的物理性質(zhì)也會發(fā)生變化。 同時會出現(xiàn)原油脫氣、析蠟、地層水析鹽或氣體溶解等相態(tài)同時會出現(xiàn)原油脫氣、析蠟、地層水析鹽或氣體溶解等相態(tài) 轉化現(xiàn)象。轉化現(xiàn)象。v烴類流體的密度小，比水輕。烴類流體的密度小，比水輕。油藏油藏(reservoir）儲集流體的巖石儲集流體的巖石(rock)儲集其中的流體儲集其中的流體(fluid)一、油氣的相態(tài)一、油氣的相態(tài)相態(tài)：相態(tài)：物質(zhì)在一定條件（物質(zhì)在一定條件（溫度和壓力溫度和壓力）下所處的狀態(tài)。）下所處的狀態(tài)。相：相：某一體系或系統(tǒng)

3、中具有相同成分、相同物理、化學性質(zhì)的均勻物質(zhì)部分。某一體系或系統(tǒng)中具有相同成分、相同物理、化學性質(zhì)的均勻物質(zhì)部分。油藏烴類一般有油藏烴類一般有氣氣、液液、固固三相。三相。第一節(jié)第一節(jié) 油藏流體物理性質(zhì)油藏流體物理性質(zhì)二、油氣化學組成二、油氣化學組成1、天然氣的組成、天然氣的組成 石蠟族低分子飽和烷烴石蠟族低分子飽和烷烴 (alkane)（主要）（主要）CH4 非烴氣體（少量）非烴氣體（少量）H2SH2ON2COCO2C2H6C3H8C4H10C5惰性氣體惰性氣體(inert gas ): He、Ar凝析氣凝析氣 (condensate gas):具有反凝析作用能形成凝析油的氣田氣具有反凝析作用

4、能形成凝析油的氣田氣油藏氣油藏氣 (gas of oil reservoir):又叫油田氣又叫油田氣,伴生氣伴生氣,溶解或氣頂中的氣溶解或氣頂中的氣氣藏氣氣藏氣 (gas of gas reservoir):又叫氣田氣又叫氣田氣,單獨聚集成氣藏單獨聚集成氣藏2、天然氣的分類、天然氣的分類干氣干氣 （CH498%）濕氣（富氣）濕氣（富氣） （CH450%，汽油蒸氣），汽油蒸氣） 酸氣酸氣1g/m3凈氣凈氣1。第一節(jié)第一節(jié) 油藏流體物理性質(zhì)油藏流體物理性質(zhì)4、體積系數(shù)（、體積系數(shù)（Bo）(2)影響因素分析影響因素分析2、油藏溫油藏溫度度T ，Bo 3、 油藏壓油藏壓力力P , Bo當當PPb時，時

5、，P , Bo 當當PPb時，P , o 當P1實際氣體較理想氣體難壓縮Z=1實際氣體成為理想氣體Z1實際氣體較理想氣體易壓縮 天然氣壓縮因子，可根據(jù)天然氣組成和所處溫度、壓力條件查相應圖版獲得。第一節(jié) 油藏流體物理性質(zhì)擬對比壓力PPr：擬對比溫度TPr：pcprppppcPrTTT天然氣在油藏條件下的體積V與其在地面標準狀態(tài)（20，1.013105Pa）下的體積V0之比，單位，m3/m3。ggVBV四、天然氣高壓物性2、體積系數(shù)（Bg）等溫條件下單位體積氣體隨壓力變化率。1()gTVCVP 3、天然氣壓縮系數(shù)（Cg）第一節(jié) 油藏流體物理性質(zhì)四、天然氣高壓物性4、粘度（）低壓條件下大氣壓下天然

6、氣的粘度曲線氣體的粘度隨溫度的增加而增加；氣體的粘度隨氣體分子量的增大而減??；低壓范圍內(nèi)，氣體的粘度幾乎與壓力無關第一節(jié) 油藏流體物理性質(zhì)高壓條件下氣體的粘度隨壓力的增加而增加； 在高壓下，氣體密度變大，氣體分子間的相互作用力起主要作用，氣體層間產(chǎn)生單位速度梯度所需的層面剪切應力很大。氣體的粘度隨溫度的增加而減??；氣體的粘度隨氣體分子量的增加而增加。高壓下，氣體的粘度具有類似于液體粘度的特點。四、天然氣高壓物性4、粘度（）第一節(jié) 油藏流體物理性質(zhì) 地層水是指處于油藏邊部和底部的邊水和底水、層間水及與油共存的束縛水等。五、地層水高壓物性地層水礦化度地層水礦化度：單位體積地層水中所含各種離子、分子

7、、鹽類、膠體的總含量，稱為地層水礦化度，以mg/L或mol/L表示。地層水分類：地層水分類：石油工業(yè)通常采用蘇林分類法將水分為CaCl2、MgCl2、NaHCO3和Na2SO4四種類型；地層水硬度：地層水硬度： 地層水硬度是指地層水中所含Ca2+、Mg2+的量。通常以1L地層水中含10mg的CaO或7.2mg的MgO為一度。第一節(jié) 油藏流體物理性質(zhì)1、基本參數(shù)2、體積系數(shù)（BW） 指地層水在地層條件下的體積與其在地面條件下體積之比。第一節(jié) 油藏流體物理性質(zhì)3、壓縮系數(shù)（Cw）等溫條件下單位體積氣體隨壓力變化率。通常在3.710-4510-4MPa-1之間變化。4、粘度（） 地層水粘度：指地層水

8、流動時內(nèi)摩擦阻力的大小，單位：mPa.s或cp（厘泊 ）。 復習提要復習提要2 2、體積系數(shù)（、體積系數(shù)（B Bo o）3 3、壓縮系數(shù)（、壓縮系數(shù)（C Co o）4 4、粘度（、粘度（）1 1、溶解氣油比（、溶解氣油比（RsRs）2 2、體積系數(shù)（、體積系數(shù)（BgBg）3 3、天然氣壓縮系數(shù)（、天然氣壓縮系數(shù)（CgCg）4 4、粘度（、粘度（）1 1、體積系數(shù)（、體積系數(shù)（B BW W） 2 2、壓縮系數(shù)（、壓縮系數(shù)（C Cw w）3 3、粘度、粘度儲集油氣的巖石(rock)儲集其中的流體(fluid)第二節(jié) 油藏巖石物理性質(zhì) 當只存在一種孔隙結構時稱為單純介質(zhì)。同時存在兩種或三種孔隙結構，

9、稱為雙重介質(zhì)或三重介質(zhì)。巖石結構孔隙pore裂縫fracture儲集空間滲流通道溶洞cavern為油氣提供孔隙度porosity滲透率permeability一、油藏巖石孔隙度1、體積組成總體積二、油藏巖石物理性質(zhì) 2、孔隙度 （ ）是指巖石中孔隙體積與巖石總體積的比值。第二節(jié) 油藏巖石物理性質(zhì)3、巖石孔隙度的分類儲層巖石(砂巖)孔隙度評價礦場資料和文獻上不特別標明的孔隙度均指有效孔隙度。絕對孔隙度（ ）a絕對孔隙度（ ）a總孔隙體積Va與巖石總體積Vb的比值%)100(baaVV有效孔隙度（ ）e有效孔隙度（ ）e流動孔隙度（ ）f流動孔隙度（ ）f有效孔隙體積Ve與巖石總體積Vb的比值%)

10、100(beeVV可流動的孔隙體積Vf與巖石總體積Vb的比值%)100(bffVV大小大小4、碳酸鹽巖孔隙度碳酸鹽巖一般是有原生孔隙（基質(zhì)孔隙）和次生孔隙（裂縫或溶洞）構成的雙重孔隙系統(tǒng)，因此，為研究方便，常將碳酸鹽巖的孔隙度用原生孔隙度和次生孔隙度兩部分表示：第二節(jié) 油藏巖石物理性質(zhì)fptf 次生孔隙度(裂縫或孔洞孔隙度),小數(shù)。p 原生孔隙度,小數(shù)；t 總孔隙度,小數(shù)；二、油藏巖石流體飽和度 油層孔隙里含油（水、氣）的體積與孔隙體積的比值。是計算油田儲量的重要數(shù)據(jù)。含油飽和度越大，說明地層中含油越多。toPooVVVVStwpwwVVVVStgpggVVVVS1gwoSSS1、油藏含油（水

11、、氣）飽和度So、Sw、Sg分別為油、氣、水的飽和度；Vo、Vw、Vg分別為油、氣、水的體積；Vp、Vt分別為孔隙體積和巖石總體積；第二節(jié) 油藏巖石物理性質(zhì)二、油藏巖石流體飽和度是指分布和殘存在巖石顆粒接觸處角隅和微細孔隙中或吸附在巖石骨架顆粒表面，不可流動的水，稱為束縛水。2、束縛水飽和度（Swi) 第二節(jié) 油藏巖石物理性質(zhì)3、束縛水飽和度影響因素分析：巖石的孔隙結構巖石中泥質(zhì)含量巖石的潤濕性巖石孔隙小，連通性差，束縛水飽和度大。隨巖石親水性的增強，束縛水飽和度增加。泥質(zhì)含量增加，束縛水飽和度增大。4、殘余含油飽和度（5、剩余油飽和度二、油藏巖石流體飽和度第二節(jié) 油藏巖石物理性質(zhì)二、油藏巖石

12、流體飽和度第二節(jié) 油藏巖石物理性質(zhì)6、儲層巖石的流體飽和度測量油層物理方法油層物理方法測井方法測井方法經(jīng)驗統(tǒng)計公式或經(jīng)驗圖版法經(jīng)驗統(tǒng)計公式或經(jīng)驗圖版法常規(guī)巖心分析方法常規(guī)巖心分析方法專項巖心分析方法專項巖心分析方法巖石的滲透性：在一定的壓差作用下，儲層巖石讓流體在其中流動的性質(zhì)。其大小用滲透率(permeability)表示。三、油藏巖石滲透率第二節(jié) 油藏巖石物理性質(zhì)1、絕對滲透率：指單相流體在多孔介質(zhì)中流動，不與之發(fā)生物理化學作用的 滲透率。絕對滲透率是油藏巖石本身固有的特性參數(shù)，其大小只取決于巖石本身，而與實驗流體無關。2、有效滲透率：當巖石中有兩種以上流體共存時，巖石對某一相流體的通過能

13、力，又稱相滲透率。有效滲透率不僅與巖石本身性質(zhì)有關，而且與流體性質(zhì)及其數(shù)量比例有關。owgKKKK3、相對滲透率：當巖石中有多種流體共存時，每一種流體的有效滲透率與 絕對滲透率的比值，以小數(shù)或百分數(shù)表示。KKKlrl1 rgrwroKKK三、油藏巖石滲透率第二節(jié) 油藏巖石物理性質(zhì)4、相對滲透率曲線(1)定義：相對滲透率與流體飽和度關系曲線(2)典型的相對滲透率曲線油水相對滲透率A區(qū)： SwSwi；B區(qū)： SwiSw1-Sor；C區(qū)： Sw1-Sor；1 rwroKK第二節(jié) 油藏巖石物理性質(zhì)(3)相對滲透率曲線的應用預測水驅(qū)油藏的最終采收率最終采收率地質(zhì)儲量可采儲量oioroiSSS 計算含水率

14、owwwQQQf=LPAKLPAKLPAKoowwwwrwroowKK11=orowrwwrwKKK第二節(jié) 油藏巖石物理性質(zhì)1、達西定律(Darcys law)三、油藏巖石滲透率LPAKQQ通過砂層的滲流流量，cm3/s；K砂層滲透率，它反映液體滲過砂層的通過能力，m2；A滲流橫截面積，cm2；P兩滲流面截間的折算壓力差，大氣壓；液體粘度，mPas；L兩滲流截面間的距離，cm。第二節(jié) 油藏巖石物理性質(zhì)適用條件：適用條件：（1）流體必須為牛頓流體；）流體必須為牛頓流體；（2）滲流速度必須在適當范圍；）滲流速度必須在適當范圍；1856年、法國水利工程師享利達西1、達西定律(Darcys law)第

15、二節(jié) 油藏巖石物理性質(zhì)高速非達西：高速非達西：當滲流速度增加到當滲流速度增加到一定值一定值后，除粘滯力外，還會產(chǎn)生慣性阻力，后，除粘滯力外，還會產(chǎn)生慣性阻力，此時，流量與壓差不是線性關系。此時，流量與壓差不是線性關系。低速非達西：低速非達西：在低速滲流時，由于流體和巖石之在低速滲流時，由于流體和巖石之間存在吸附作用，或在粘度礦物表面形成水化膜，間存在吸附作用，或在粘度礦物表面形成水化膜，流量與壓差不是線性關系。流量與壓差不是線性關系。當壓力梯度很低時，流體不發(fā)生流動，因而存在當壓力梯度很低時，流體不發(fā)生流動，因而存在一個啟動壓力梯度。一個啟動壓力梯度。235 .17KRe臨界流速：臨界流速：R

16、 Re e雷諾數(shù)；雷諾數(shù)；K K砂層滲透率，砂層滲透率， m m2 2；流體密度，流體密度，g/cmg/cm3 3；v v滲流速度，滲流速度，cm/scm/s；流體粘度，流體粘度，mPamPa s s；孔隙度，小數(shù)?？紫抖?，小數(shù)。達西定律一般形式xDgxpAkkqooorooxDgxpAkkqwwwrwwxDgxpAkkqgggrgg多相流第二節(jié) 油藏巖石物理性質(zhì)1、沉積作用對滲透率的影響砂巖的粒度分布范圍越廣，顆粒分選性越差，膠結物質(zhì)含量越多，其滲透率就越低。(1)巖石結構和構造特征對滲透率的影響四、油層滲透率影響因素第二節(jié) 油藏巖石物理性質(zhì)(2)巖石孔隙結構對滲透率的影響2、成巖作用對巖石

17、滲透率的影響主要表現(xiàn)為壓實作用，膠結作用和溶蝕作用等方面3、構造(地應力)作用對滲透率的影響儲層巖石在地下應力場的作用下，會形成斷裂和微裂縫，裂縫對巖石滲透率的影響是巨大的：第二節(jié) 油藏巖石物理性質(zhì)四、油層滲透率影響因素4、流體巖石系統(tǒng)的相互作用對滲透率的影響 流體和巖石接觸以后或多或少地發(fā)生物理和化學作用，從而使得滲透率下降。五、油藏巖石壓縮系數(shù) 1、油藏巖石壓縮系數(shù) 第二節(jié) 油藏巖石物理性質(zhì) 油藏巖石壓縮系數(shù)一般在（12）10-4MPa-1。TprrPVVC1油藏壓力每變化單位壓降時，油藏巖石內(nèi)孔隙體積的變化率。通常用Cr來表示：2、油藏綜合壓縮系數(shù) 指油藏巖石壓縮系數(shù)和油藏流體壓縮系數(shù)之和。通常用C來表示：wwggoofLftSCSCSCCCCC 巖石孔隙的總內(nèi)表面積與巖石外表體積之比。是表示巖石骨架分散性的參數(shù)。比表面大是多孔介質(zhì)的重要特性。六、油藏巖石比表面特征 第二節(jié) 油藏巖石物理性質(zhì)正是因為多孔介質(zhì)具有：結構復雜和比表面大這兩大特性，決定了流體在其中滲流特點：滲流阻力大，滲流速度緩慢。七、結構特征結構復雜是多孔介質(zhì)的基本特性。組成巖石的顆粒大小、形狀、表面粗糙程度以及膠結程度的變化都