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(huì)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(huì)發(fā)生變化。 同時(shí)會(huì)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(shí)會(huì)出現(xiàn)原油脫氣、析蠟、地層水析鹽或氣體溶解等相態(tài) 轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。轉(zhuǎn)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(chǔ)集流體的巖石儲(chǔ)集流體的巖石(rock)儲(chǔ)集其中的流體儲(chǔ)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(xué)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(xué)性質(zhì)的均勻物質(zhì)部分。油藏?zé)N類一般有油藏?zé)N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(xué)組成二、油氣化學(xué)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(dú)聚集成氣藏單獨(dú)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(dāng)當(dāng)PPb時(shí)，時(shí)

5、，P , Bo 當(dāng)當(dāng)PPb時(shí)，P , o 當(dāng)P1實(shí)際氣體較理想氣體難壓縮Z=1實(shí)際氣體成為理想氣體Z1實(shí)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(yīng)圖版獲得。第一節(jié) 油藏流體物理性質(zhì)擬對(duì)比壓力PPr：擬對(duì)比溫度TPr：pcprppppcPrTTT天然氣在油藏條件下的體積V與其在地面標(biāo)準(zhǔn)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?。坏蛪悍秶鷥?nèi)，氣體的粘度幾乎與壓力無(wú)關(guān)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(yīng)力很大。氣體的粘度隨溫度的增加而減小；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(diǎn)。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：?jiǎn)挝惑w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(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦阻力的大小，單位：mPa.s或cp（厘泊 ）。 復(fù)習(xí)提要復(fù)習(xí)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(chǔ)集油氣的巖石(rock)儲(chǔ)集其中的流體(fluid)第二節(jié) 油藏巖石物理性質(zhì) 當(dāng)只存在一種孔隙結(jié)構(gòu)時(shí)稱為單純介質(zhì)。同時(shí)存在兩種或三種孔隙結(jié)構(gòu)，

9、稱為雙重介質(zhì)或三重介質(zhì)。巖石結(jié)構(gòu)孔隙pore裂縫fracture儲(chǔ)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(chǔ)層巖石(砂巖)孔隙度評(píng)價(jià)礦場(chǎng)資料和文獻(xiàn)上不特別標(biāo)明的孔隙度均指有效孔隙度。絕對(duì)孔隙度（ ）a絕對(duì)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(dòng)孔隙度（ ）f流動(dòng)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(dòng)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(gòu)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(jì)算油田儲(chǔ)量的重要數(shù)據(jù)。含油飽和度越大，說(shuō)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(xì)孔隙中或吸附在巖石骨架顆粒表面，不可流動(dòng)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(jié)構(gòu)巖石中泥質(zhì)含量巖石的潤(rùn)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(qiáng)，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(chǔ)層巖石的流體飽和度測(cè)量油層物理方法油層物理方法測(cè)井方法測(cè)井方法經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)公式或經(jīng)驗(yàn)圖版法經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)公式或經(jīng)驗(yàn)圖版法常規(guī)巖心分析方法常規(guī)巖心分析方法專項(xiàng)巖心分析方法專項(xiàng)巖心分析方法巖石的滲透性：在一定的壓差作用下，儲(chǔ)層巖石讓流體在其中流動(dòng)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(duì)滲透率：指單相流體在多孔介質(zhì)中流動(dòng)，不與之發(fā)生物理化學(xué)作用的 滲透率。絕對(duì)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(shí)驗(yàn)流體無(wú)關(guān)。2、有效滲透率：當(dāng)巖石中有兩種以上流體共存時(shí)，巖石對(duì)某一相流體的通過(guò)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(guān)，而且與流體性質(zhì)及其數(shù)量比例有關(guān)。owgKKKK3、相對(duì)滲透率：當(dāng)巖石中有多種流體共存時(shí)，每一種流體的有效滲透率與 絕對(duì)滲透率的比值，以小數(shù)或百分?jǐn)?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(duì)滲透率曲線(1)定義：相對(duì)滲透率與流體飽和度關(guān)系曲線(2)典型的相對(duì)滲透率曲線油水相對(duì)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(duì)滲透率曲線的應(yīng)用預(yù)測(cè)水驅(qū)油藏的最終采收率最終采收率地質(zhì)儲(chǔ)量可采儲(chǔ)量oioroiSSS 計(jì)算含水率

14、owwwQQQf=LPAKLPAKLPAKoowwwwrwroowKK11=orowrwwrwKKK第二節(jié) 油藏巖石物理性質(zhì)1、達(dá)西定律(Darcys law)三、油藏巖石滲透率LPAKQQ通過(guò)砂層的滲流流量，cm3/s；K砂層滲透率，它反映液體滲過(guò)砂層的通過(guò)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(dāng)范圍；）滲流速度必須在適當(dāng)范圍；1856年、法國(guó)水利工程師享利達(dá)西1、達(dá)西定律(Darcys law)第

15、二節(jié) 油藏巖石物理性質(zhì)高速非達(dá)西：高速非達(dá)西：當(dāng)滲流速度增加到當(dāng)滲流速度增加到一定值一定值后，除粘滯力外，還會(huì)產(chǎn)生慣性阻力，后，除粘滯力外，還會(huì)產(chǎn)生慣性阻力，此時(shí)，流量與壓差不是線性關(guān)系。此時(shí)，流量與壓差不是線性關(guān)系。低速非達(dá)西：低速非達(dá)西：在低速滲流時(shí)，由于流體和巖石之在低速滲流時(shí)，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(guān)系。流量與壓差不是線性關(guān)系。當(dāng)壓力梯度很低時(shí)，流體不發(fā)生流動(dòng)，因而存在當(dāng)壓力梯度很低時(shí)，流體不發(fā)生流動(dòng)，因而存在一個(gè)啟動(dòng)壓力梯度。一個(gè)啟動(dòng)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(dá)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(duì)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(jié)物質(zhì)含量越多，其滲透率就越低。(1)巖石結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征對(duì)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(jié)構(gòu)對(duì)滲透率的影響2、成巖作用對(duì)巖石

17、滲透率的影響主要表現(xiàn)為壓實(shí)作用，膠結(jié)作用和溶蝕作用等方面3、構(gòu)造(地應(yīng)力)作用對(duì)滲透率的影響儲(chǔ)層巖石在地下應(yīng)力場(chǎng)的作用下，會(huì)形成斷裂和微裂縫，裂縫對(duì)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(duì)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(xué)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(shí)，油藏巖石內(nèi)孔隙體積的變化率。通常用Cr來(lái)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(lái)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?yàn)槎嗫捉橘|(zhì)具有：結(jié)構(gòu)復(fù)雜和比表面大這兩大特性，決定了流體在其中滲流特點(diǎn)：滲流阻力大，滲流速度緩慢。七、結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)復(fù)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(jié)程度的變化都