儲(chǔ)層巖石滲透性

會(huì)計(jì)學(xué)1儲(chǔ)層巖石滲透性§3儲(chǔ)層巖石的滲透性一、達(dá)西定律(線性滲流規(guī)律)二、氣體滲透率及氣體滑動(dòng)效應(yīng)三、裂縫巖石的滲透率四、影響巖石滲透率的因素五、滲透率的測(cè)定方法第1頁(yè)/共34頁(yè)

儲(chǔ)集性直接影響到單位體積巖石中儲(chǔ)量的多少，而巖石的可滲性直接影響油、氣井的產(chǎn)能。

1856年，法國(guó)水文工程師亨利·達(dá)西（HerriDarcy）Q—在壓差△P下，通過(guò)巖心的流量，cm3/sA—巖心截面積，cm2；△P—流體通過(guò)巖心的壓力差，10-1MPa；L—巖心長(zhǎng)度，cm；μ—流體粘度，mPa

·sK—是比例常數(shù)，僅與巖性有關(guān)，即滲透率，μm2。

一、達(dá)西定律(線性滲流規(guī)律)達(dá)西定律：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流體通過(guò)多孔介質(zhì)的流量與加在多孔介質(zhì)兩端的壓力差和介質(zhì)的截面積成正比，與多孔介質(zhì)長(zhǎng)度和液體粘度成反比。第2頁(yè)/共34頁(yè)

當(dāng)巖心全部孔隙為單相液體所充滿并在巖心中流動(dòng)時(shí)，對(duì)同一巖心，K是僅取決于巖石孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)，與液體性質(zhì)無(wú)關(guān)，比例系數(shù)K稱之為~。

絕對(duì)滲透率的大小反映了巖石允許流體通過(guò)能力的強(qiáng)弱，理解為多孔介質(zhì)中孔隙通道面積的大小和孔隙彎曲程度。單位：達(dá)西或毫達(dá)西

1達(dá)西(D)＝103毫達(dá)西(mD)

1mD＝1×10－3μm21D＝1μm2一、達(dá)西定律(線性滲流規(guī)律)巖石滲透率K具有“面積”的因次。

第3頁(yè)/共34頁(yè)一、達(dá)西定律(線性滲流規(guī)律)第4頁(yè)/共34頁(yè)我國(guó)石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T6169-1995，對(duì)油藏、氣藏滲透性的劃分第5頁(yè)/共34頁(yè)用達(dá)西公式確定巖石絕對(duì)滲透率必須滿足的條件（1）巖石中，只能飽和和流動(dòng)著一種液體，即單相流，流體不可壓縮。（2）線性滲流：流體性質(zhì)和巖心幾何尺寸不變的情況下，Q和△P間成線性關(guān)系。當(dāng)滲流速度增大到一定程度之后，流量和壓差不再成線性關(guān)系，達(dá)西定律不適用。（3）液體性質(zhì)穩(wěn)定，不與巖石發(fā)生物理、化學(xué)作用。一、達(dá)西定律(線性滲流規(guī)律)第6頁(yè)/共34頁(yè)二、氣體滲透率及氣體滑動(dòng)效應(yīng)QQQ≠

Q根據(jù)據(jù)波義耳定律:QP=Q0P0=常數(shù)推導(dǎo)得出

Kg—?dú)鉁y(cè)滲透率

1.氣測(cè)滲透率的計(jì)算

氣體具有壓縮性，采用達(dá)西公式的微分形式。第7頁(yè)/共34頁(yè)2.氣體滑動(dòng)現(xiàn)象（滑脫效應(yīng)/克氏效應(yīng)）

氣體在巖石孔道中的流動(dòng)不同于液體。對(duì)于液體來(lái)講：在孔道中心的液體分子比靠近孔壁表面的分子流速高；氣體則不然：靠近孔隙壁表面的氣體分子與孔道中心分子流速幾乎沒(méi)什么差別。氣體在巖石孔道中的這種滲流特性稱之為氣體滑動(dòng)現(xiàn)象。二、氣體滲透率及氣體滑動(dòng)效應(yīng)第8頁(yè)/共34頁(yè)氣體滑脫效應(yīng)的結(jié)果同一巖石的氣測(cè)滲透率大于液測(cè)的巖石滲透率；平均壓力愈小，氣測(cè)滲透率愈大；當(dāng)壓力增至無(wú)窮大時(shí)，滲透率不再變化而趨于一個(gè)常數(shù)K∞，這個(gè)數(shù)值一般接近于液測(cè)滲透率，故又稱為等效液體滲透率（克氏滲透率）。不同氣體所測(cè)得滲透率值也不同；巖石不同，氣測(cè)滲透率與液測(cè)滲透率不同。致密巖心的滑脫效應(yīng)嚴(yán)重2.氣體滑動(dòng)現(xiàn)象（滑脫效應(yīng)/克氏效應(yīng)）二、氣體滲透率及氣體滑動(dòng)效應(yīng)第9頁(yè)/共34頁(yè)裂縫孔隙度

L—裂縫長(zhǎng)度；

A—裂縫巖石的滲濾面積；

b—裂縫寬度。

對(duì)于雙重介質(zhì)來(lái)說(shuō)，儲(chǔ)油主要靠孔隙，而滲透主要靠裂縫。具有裂縫的多孔介質(zhì)取心難，并且常規(guī)測(cè)滲透率也難測(cè)準(zhǔn)，故一般據(jù)裂縫的寬度和裂縫孔隙度來(lái)計(jì)算裂縫巖石的滲透率。據(jù)布辛格公式推測(cè)可知：

其中Φf—裂縫孔隙度；Kf—裂縫巖石的滲透率三、裂縫巖石的滲透率第10頁(yè)/共34頁(yè)1.巖石骨架構(gòu)成及構(gòu)造力的影響主要是指巖石的粒度、分選、膠結(jié)物和層理等。四、影響巖石滲透率的因素第11頁(yè)/共34頁(yè)3.地靜壓力與地層溫度的影響四、影響巖石滲透率的因素當(dāng)作用于巖樣上的壓力越大時(shí)，滲透率就相應(yīng)減小。隨溫度升高，壓力對(duì)滲透率的影響將減小。1—粗和很粗的顆粒；2—粗和中等的顆粒；3—細(xì)顆粒；4—淤泥；5—粘土2.巖石孔隙結(jié)構(gòu)的影響巖石的滲透率與孔隙度有關(guān)，凡影響孔隙結(jié)構(gòu)的因素都影響滲透率。第12頁(yè)/共34頁(yè)1.直接測(cè)定法在油層取巖心，實(shí)驗(yàn)室直接測(cè)得，最常用。都基于達(dá)西定律常規(guī)小巖心的滲透率測(cè)定氣體通過(guò)巖心的流動(dòng)狀態(tài)穩(wěn)定后，測(cè)定：進(jìn)、出口壓力p1和p2及在此壓力差下對(duì)應(yīng)的流量Q。五、滲透率的測(cè)定方法第13頁(yè)/共34頁(yè)全直徑巖心分析測(cè)定滲透率

水平滲透率的測(cè)定：膠墊與巖樣兩端密封，加環(huán)壓使膠皮筒密封住巖樣側(cè)表面（除有濾網(wǎng)處以外的表面）E—形狀系數(shù)五、滲透率的測(cè)定方法第14頁(yè)/共34頁(yè)2.間接方法

利用測(cè)井資料估算滲透率利用Swi、Φ與K的關(guān)系來(lái)求取K式中a、b、c是與巖石孔隙結(jié)構(gòu)及流體性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)。利用孔隙半徑r和孔隙度Φ來(lái)計(jì)算式中τ是迂曲度。五、滲透率的測(cè)定方法第15頁(yè)/共34頁(yè)§4儲(chǔ)層巖石的流體飽和度一、流體飽和度二、幾個(gè)重要的流體飽和度概念三、影響飽和度的因素四、研究油、氣、水飽和度的方法第16頁(yè)/共34頁(yè)某種流體的飽和度——儲(chǔ)層巖石孔隙中某種流體所占的體積與巖石孔隙體積的比值。若儲(chǔ)層孔隙中只含油水兩相時(shí)So、Sw——含油、含水飽和度；Vo、Vw——油、水在巖石孔隙中所占體積；Vp、Vb——巖石孔隙體積和巖石視體積；一、流體飽和度（Saturation）第17頁(yè)/共34頁(yè)

若考慮在地層溫度、壓力條件下油水體積系數(shù)Bo和Bw。Vo、Vw——地面條件下原油和水的體積巖心中只含油水兩相時(shí)含油水氣三相時(shí)一、流體飽和度（Saturation）第18頁(yè)/共34頁(yè)隨著油田的開(kāi)發(fā)，不同時(shí)期油、氣、水飽和度的大小是不同的。在勘探階段所測(cè)的流體飽和度可以分為原始含油、含氣飽和度和含水飽和度。二、幾個(gè)重要的流體飽和度概念1.原始含油飽和度Soi

油藏投入開(kāi)發(fā)以前所測(cè)出的含油飽和度第19頁(yè)/共34頁(yè)2.原始含水飽和度—束縛水飽和度Swi

油藏投入開(kāi)發(fā)以前所測(cè)出的含水飽和度3.目前油、氣、水飽和度是指在油田開(kāi)發(fā)的不同時(shí)期、不同階段所測(cè)得的油、氣、水飽和度。4.殘余油飽和度Sor和剩余油飽和度殘余油（剩余油）—隨著油田開(kāi)發(fā)油層能量的衰竭，即使是注水后還會(huì)在地層孔隙中存在著尚未趨盡的原油。

殘余油飽和度（剩余油飽和度）—?dú)堄嘤驮趲r石孔隙中所占體積的百分?jǐn)?shù)。二、幾個(gè)重要的流體飽和度概念第20頁(yè)/共34頁(yè)1.儲(chǔ)層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)及表面性質(zhì)的影響

關(guān)鍵因素：巖石顆粒較粗——油氣飽和度就高，束縛水飽和度低2.油氣性質(zhì)的影響粘度較高的油，油氣飽和度低三、影響飽和度的因素第21頁(yè)/共34頁(yè)目前礦場(chǎng)確定油、氣、水飽和度最直接、最常用的方法是對(duì)取樣巖心進(jìn)行飽和度的室內(nèi)測(cè)定。室內(nèi)確定巖心飽和度——要取得能代表儲(chǔ)層中流體原始分布和含量的巖心。保持巖樣盡量不受或少受鉆井液污染。四、研究油、氣、水飽和度的方法第22頁(yè)/共34頁(yè)四、研究油、氣、水飽和度的方法常壓干餾法蒸餾抽提法色譜法1、油層物理方法2、測(cè)井方法脈沖中子俘獲測(cè)井、核磁測(cè)井等（井周圍地層）3、經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)公式或經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)圖板法：粗略估算原始含水、含油飽和度第23頁(yè)/共34頁(yè)蒸餾抽提法（溶劑抽提法）

儀器：由冷凝器（3）、水份捕集器（4）、巖心杯（2）、長(zhǎng)頸燒瓶（1）組成溶劑：溶劑要求密度小于水、沸點(diǎn)比水高和溶解洗油能力強(qiáng)，常用甲苯(比重0.867，沸點(diǎn)111℃）或四氯化碳。

1、油層物理方法第24頁(yè)/共34頁(yè)一般根據(jù)巖心所測(cè)出的含油飽和度都比實(shí)際地層的小。步驟：①稱原始樣質(zhì)量w1②巖心放入巖心杯，加熱溶劑待巖心中的油抽提、洗凈、水全部蒸發(fā)后，經(jīng)冷凝管冷凝而收集在水份捕集器中，直接讀出水的體積Vw；③烘干巖樣質(zhì)量w21、油層物理方法第25頁(yè)/共34頁(yè)§5儲(chǔ)層巖石的敏感性（自學(xué)）速敏性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)水敏性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)鹽敏性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)酸敏性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)第26頁(yè)/共34頁(yè)

在油氣田勘探、開(kāi)發(fā)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)，儲(chǔ)層都會(huì)與外來(lái)流體以及儲(chǔ)層所攜帶的固體顆粒接觸；如果這些流體與儲(chǔ)層不匹配，則導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率降低，損害儲(chǔ)層的生產(chǎn)能力。儲(chǔ)層傷害主要受儲(chǔ)層膠結(jié)物中的敏感性礦物的影響。儲(chǔ)層巖石的敏感性－儲(chǔ)層傷害第27頁(yè)/共34頁(yè)地層微?！貙又形幢荒z結(jié)或膠結(jié)不好的粘土和小于37μm碎屑顆粒的統(tǒng)稱。地層微粒隨流體在孔隙中運(yùn)移，在喉道處堆積，造成堵塞速敏性評(píng)價(jià)目的：了解儲(chǔ)層滲透率的變化與滲流速度的關(guān)系一、速敏性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)第28頁(yè)/共34頁(yè)速敏實(shí)驗(yàn)原理：以不同的注入速度向巖心注入地層水，測(cè)定巖心在不同注入速度下的滲透率，根據(jù)二者的變化關(guān)系，判斷巖石對(duì)流速的敏感性，找出巖石的臨界速度。KL—小于臨界流速時(shí)，流體的原始滲透率

臨界速度（criticalvelocity）：當(dāng)注入流體的流速逐漸增大到某一數(shù)值而引起滲透率下降的流動(dòng)速度。一、速敏性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)第29頁(yè)/共34頁(yè)水敏現(xiàn)象—與地層不配伍的外來(lái)流體進(jìn)入地層后，引起粘土膨脹、分散、運(yùn)移而導(dǎo)致滲透率下降的現(xiàn)象。水敏實(shí)驗(yàn)：測(cè)定三種情況下巖心滲透率的大?。?）地層水；（2）礦化度為地層水一半的鹽水；（3）蒸餾水二、水敏性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)第30頁(yè)/共34頁(yè)KWS—最高礦化度下鹽水的滲透率存在有水敏性的地層，需要進(jìn)一步進(jìn)行鹽度評(píng)價(jià)。

鹽度評(píng)價(jià)：了解地層在地層水礦化度不斷下降或外來(lái)低礦化度流體侵入時(shí)，其滲透率變化情況。三、鹽敏性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)第31頁(yè)/共34頁(yè)酸敏礦物與酸反映后容易生成沉淀而堵塞孔道引起滲透率降低的礦物。

酸敏性酸化液進(jìn)入地層后與地層中的酸敏礦物發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生凝膠或沉淀或釋放出微粒，是地層滲透率下降的現(xiàn)象。