油藏工程__第四章_油氣藏壓力及溫度N

1、2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義1第四章油氣藏壓力與溫度第四章油氣藏壓力與溫度 壓力和溫度是油氣藏的兩個(gè)熱力學(xué)壓力和溫度是油氣藏的兩個(gè)熱力學(xué)條件，它們不僅決定流體的相態(tài)，還對(duì)條件，它們不僅決定流體的相態(tài)，還對(duì)流體的流動(dòng)性能產(chǎn)生重要的影響。流體的流動(dòng)性能產(chǎn)生重要的影響。 壓力系統(tǒng)是決定油氣生產(chǎn)優(yōu)化程度的壓力系統(tǒng)是決定油氣生產(chǎn)優(yōu)化程度的重要影響因素。重要影響因素。 溫度系統(tǒng)又是決定各種驅(qū)替劑驅(qū)替效溫度系統(tǒng)又是決定各種驅(qū)替劑驅(qū)替效果的重要條件。果的重要條件。2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義2 引發(fā)工程事故的主要原因引發(fā)工程事故的主要原因 油藏驅(qū)動(dòng)能量的重要指標(biāo)油藏

2、驅(qū)動(dòng)能量的重要指標(biāo)2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義3又稱又稱孔隙流體孔隙流體壓力，是指壓力，是指地層孔隙內(nèi)流體所承地層孔隙內(nèi)流體所承受的壓力受的壓力。如果該流體為油或氣，就稱油層或。如果該流體為油或氣，就稱油層或氣層壓力。油氣層在未開(kāi)發(fā)前，各處的地層壓氣層壓力。油氣層在未開(kāi)發(fā)前，各處的地層壓力相對(duì)平衡，投入生產(chǎn)后，平衡狀態(tài)遭到破壞。力相對(duì)平衡，投入生產(chǎn)后，平衡狀態(tài)遭到破壞。幾個(gè)壓力概念：幾個(gè)壓力概念：地層壓力：地層壓力：2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義4原始地層壓力原始地層壓力Pi：油氣生產(chǎn)過(guò)程中測(cè)量的壓力油氣生產(chǎn)過(guò)程中測(cè)量的壓力油氣藏投入開(kāi)發(fā)之前測(cè)量的壓力

3、油氣藏投入開(kāi)發(fā)之前測(cè)量的壓力地層壓力地層壓力P：2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義5井底流壓井底流壓Pwf：油氣靜止即關(guān)井過(guò)程中測(cè)量的井底壓力油氣靜止即關(guān)井過(guò)程中測(cè)量的井底壓力油氣流動(dòng)即生產(chǎn)過(guò)程中測(cè)量的井底壓力油氣流動(dòng)即生產(chǎn)過(guò)程中測(cè)量的井底壓力井底靜壓井底靜壓Pws：2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義6井口套壓井口套壓Pc：井口油管處測(cè)量的壓力井口油管處測(cè)量的壓力井口套管處測(cè)量的壓力井口套管處測(cè)量的壓力井口油壓井口油壓Pt：2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義72022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義8表壓表壓Pgau：流體本身具有的實(shí)際

4、壓力流體本身具有的實(shí)際壓力壓力儀表直接測(cè)量的壓力數(shù)值壓力儀表直接測(cè)量的壓力數(shù)值絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力Pabs：gauairabsPPP 油藏工程中的壓力與流體力學(xué)中的油藏工程中的壓力與流體力學(xué)中的壓強(qiáng)壓強(qiáng)和固體力學(xué)和固體力學(xué)中的中的應(yīng)力應(yīng)力是相同的概念。是相同的概念。2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義9 在某一地層深度處，由巖石在某一地層深度處，由巖石孔隙中流體的重量所產(chǎn)生的壓力孔隙中流體的重量所產(chǎn)生的壓力gDPPwairwwgmkmM PawgDp32/cm/s2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義10PDPairPw 流體壓力與深度之間的關(guān)系方程，簡(jiǎn)流體壓力與深度之間

5、的關(guān)系方程，簡(jiǎn)稱稱PD方程，其在直角坐標(biāo)系中的關(guān)系曲方程，其在直角坐標(biāo)系中的關(guān)系曲線，稱為線，稱為PD曲線。曲線。2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義11因此，流體壓力也可以寫成：因此，流體壓力也可以寫成：壓力梯度壓力梯度Gw：?jiǎn)挝簧疃鹊膲毫ψ兓担簡(jiǎn)挝簧疃鹊膲毫ψ兓礸DPGwwwDGPPwairwPDPairPw2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義12gDPPsairsgDPGsss 在某一地層深度處，由巖石固體骨架物質(zhì)的在某一地層深度處，由巖石固體骨架物質(zhì)的重量所產(chǎn)生的壓力，稱為骨架應(yīng)力重量所產(chǎn)生的壓力，稱為骨架應(yīng)力Ps，也稱顆粒，也稱顆粒壓力，或固相壓力，或

6、基質(zhì)壓力，計(jì)算公式為：壓力，或固相壓力，或基質(zhì)壓力，計(jì)算公式為：其壓力梯度為其壓力梯度為Gs：壓力梯度形式的骨架應(yīng)力為：壓力梯度形式的骨架應(yīng)力為：DGPPsairs3s2.65g / cms25.94/GMPa km2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義13 在某一地層深度處，由上覆巖石的固體骨架和孔隙在某一地層深度處，由上覆巖石的固體骨架和孔隙中流體的中流體的總重量總重量所產(chǎn)生的壓力，稱為上覆所產(chǎn)生的壓力，稱為上覆(地層地層)壓力壓力Pob，計(jì)算公式為：計(jì)算公式為：壓力梯度形式的上覆壓力為：壓力梯度形式的上覆壓力為：gDPPrairob 為固體骨架和地層水的混合密度，表示為：為固

7、體骨架和地層水的混合密度，表示為： rswr)1 (DGPPobairobgDPGrobob其壓力梯度為其壓力梯度為Gob：330.21.0 /2.32 /22.74/wrobg cmg cmGMPa km2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義14 從前面的分析可以看出：在同一地層深度處，存在從前面的分析可以看出：在同一地層深度處，存在Pob、Pw和和Ps三個(gè)壓力，它們滿足下述關(guān)系方程：三個(gè)壓力，它們滿足下述關(guān)系方程：PDPairPobPwPsobsw(1)PPP 從上式可知：在上覆壓力一從上式可知：在上覆壓力一定時(shí)，若減小地層流體的壓力，定時(shí)，若減小地層流體的壓力，則地層巖石的骨

8、架應(yīng)力就會(huì)增大。則地層巖石的骨架應(yīng)力就會(huì)增大。 圖中壓力關(guān)系僅反映地層孔圖中壓力關(guān)系僅反映地層孔隙與地面連通即隙與地面連通即正常地層壓力正常地層壓力的的情形。情形。2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義15wsob)1 (PPPgDPPPssairob當(dāng)當(dāng) 時(shí)，地層巖石就變成了普通時(shí)，地層巖石就變成了普通固體固體物質(zhì)，即變成：物質(zhì)，即變成：0gDPPPwwairob當(dāng)當(dāng) 時(shí)，地層巖石就變成了普通時(shí)，地層巖石就變成了普通流體流體物質(zhì)，即變成：物質(zhì)，即變成：12022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義16 過(guò)去人們把過(guò)去人們把靜力平衡錯(cuò)誤地當(dāng)成了應(yīng)力平衡靜力平衡錯(cuò)誤地當(dāng)成了應(yīng)力

9、平衡，因，因此得出下面此得出下面錯(cuò)誤錯(cuò)誤的壓深方程及其關(guān)系曲線。的壓深方程及其關(guān)系曲線。wsobPPPPDPairPobPwPs2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義17 地層巖石孔隙中流體的實(shí)測(cè)壓力，礦場(chǎng)上地層巖石孔隙中流體的實(shí)測(cè)壓力，礦場(chǎng)上稱之為地層壓力稱之為地層壓力Pf，實(shí)測(cè)地層壓力與靜水壓力，實(shí)測(cè)地層壓力與靜水壓力之間的關(guān)系滿足下式：之間的關(guān)系滿足下式：cPPwf地層超地層超壓壓當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，表明實(shí)測(cè)地層壓力與靜水壓力相等，也表表明實(shí)測(cè)地層壓力與靜水壓力相等，也表明地層巖石的孔隙與地面連通；明地層巖石的孔隙與地面連通；0c當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，表明實(shí)測(cè)地層壓力偏離了靜水壓力，也表明

10、實(shí)測(cè)地層壓力偏離了靜水壓力，也表明地層巖石的孔隙與地面不連通。表明地層巖石的孔隙與地面不連通。0c 由于孔隙連通性和地層流體礦化度以及溫度的變化由于孔隙連通性和地層流體礦化度以及溫度的變化等因素，實(shí)測(cè)地層壓力一般都不同程度地偏離靜水壓力。等因素，實(shí)測(cè)地層壓力一般都不同程度地偏離靜水壓力。2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義1860 超高壓地層超高壓地層(MPa)(MPa)壓力系數(shù)壓力系數(shù)定義為實(shí)測(cè)地層壓力與相同深度處的靜定義為實(shí)測(cè)地層壓力與相同深度處的靜水壓力的比值，它衡量地層壓力偏離靜水壓力的程水壓力的比值，它衡量地層壓力偏離靜水壓力的程度，計(jì)算公式為：度，計(jì)算公式為：異常低壓

11、正常8 . 02 . 18 . 0異常高壓2 . 1wfPP2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義19 異常高壓地層，能量充足，但容易突發(fā)工程事故：異異常高壓地層，能量充足，但容易突發(fā)工程事故：異常低壓地層，能量欠充足，鉆井易漏失泥漿，但注水容易。常低壓地層，能量欠充足，鉆井易漏失泥漿，但注水容易。地層壓力是否異常，與壓力的絕對(duì)大小無(wú)關(guān)，而與壓力的地層壓力是否異常，與壓力的絕對(duì)大小無(wú)關(guān)，而與壓力的相對(duì)大小有關(guān)相對(duì)大小有關(guān)(與靜水壓力相比與靜水壓力相比)。較低的地層壓力可能為。較低的地層壓力可能為異常高壓，而較高的地層壓力也可能為異常低壓。異常高壓，而較高的地層壓力也可能為異常低壓。

12、PDPair1.2Pw0.82022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義20wpc地層超壓系數(shù)地層超壓系數(shù) 定義為地層靜水壓力的超壓百分?jǐn)?shù)，定義為地層靜水壓力的超壓百分?jǐn)?shù)，計(jì)算公式為：計(jì)算公式為： 顯然，顯然， 。當(dāng)。當(dāng) 時(shí)，表明地層時(shí)，表明地層超壓了超壓了20%。當(dāng)。當(dāng) 時(shí)，時(shí)， 表明地層欠壓了表明地層欠壓了20%。2 .012 . 0 世界上絕大多數(shù)地層都屬正常壓力狀態(tài)，只世界上絕大多數(shù)地層都屬正常壓力狀態(tài)，只有少數(shù)的地層出現(xiàn)異常現(xiàn)象。而異常高壓又比異有少數(shù)的地層出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。而異常高壓又比異常低壓更為常見(jiàn)。常低壓更為常見(jiàn)。2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義21 淺表

13、地層的壓力異常，多數(shù)是因?yàn)榈貙勇额^高程淺表地層的壓力異常，多數(shù)是因?yàn)榈貙勇额^高程差所致差所致(如下圖如下圖)，而深部地層的壓力異常主要是由于，而深部地層的壓力異常主要是由于地層巖石孔隙與地面失去了連通關(guān)系的原因所致，即地層巖石孔隙與地面失去了連通關(guān)系的原因所致，即地層封閉的地層才可能產(chǎn)生壓力異常。地層封閉的地層才可能產(chǎn)生壓力異常。H HD D深層地層產(chǎn)生異常高壓的原因，深層地層產(chǎn)生異常高壓的原因，大多數(shù)都與油氣聚集有關(guān)。大多數(shù)都與油氣聚集有關(guān)。2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義22D D2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義23反映油井自噴能力的大小反映油井自噴能力

14、的大小DGPPp0iP0余壓余壓DgGopPD0P2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義241 判斷流體類型判斷流體類型氣油水333p/5 . 0/0 . 15 . 0/0 . 1cmgcmgcmggG2 計(jì)算原始地層壓力計(jì)算原始地層壓力油藏壓力方程的作用油藏壓力方程的作用2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義253 判斷壓力系統(tǒng)判斷壓力系統(tǒng)PDDP油藏壓力方程的作用油藏壓力方程的作用2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義264 判斷出油層位判斷出油層位PDiP油藏壓力方程的作用油藏壓力方程的作用2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義275 確定

15、流體界面確定流體界面gPPD)(oww0o0cDGPPPoo0opDDGPPPww0wpopww0o0cGGPPD油藏壓力方程的作用油藏壓力方程的作用2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義28cPdPsPwS101WOC2WOCFWLow+ow油藏壓力方程的作用油藏壓力方程的作用2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義29wocPPPgDPPDGPDGPP)()(wo0w0opw0wpo0occPwPoPPD1WOC2WOCFWLow+ow油藏壓力方程的作用油藏壓力方程的作用2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義30gPPDP)(, 0oww0o0FWLcgP

16、PPDPP)(,owctw0o01WOCctcgPPPDPP)(,owcdw0o02WOCcdc油水過(guò)渡帶高度為：油水過(guò)渡帶高度為：gPPh)(owcdct任意油水界面高度：任意油水界面高度：gPPP)(Dowcw0o0WOC油藏壓力方程的作用油藏壓力方程的作用2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義31油水界面傾斜原因分析油水界面傾斜原因分析cPdPcPdPcPdPcPdP2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義32ghPPwwAwCghPPPooAoBwBwAoAPP wBoBPP ghPPP)(owwBwCtan)(woowgkLghkLPkVA、B兩點(diǎn)兩點(diǎn):C點(diǎn)壓力

17、點(diǎn)壓力:B點(diǎn)壓力點(diǎn)壓力:C、B點(diǎn)點(diǎn)壓差壓差:CVABhoilhL以前人們對(duì)油水界面傾斜原因的分析以前人們對(duì)油水界面傾斜原因的分析2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義33tanwogkV2 . 0,cm/g4 . 0,D5 . 03wokd/m002. 0V維持該速度維持該速度: 1km2地面露頭日注水量地面露頭日注水量2000m3類似類似“天池天池”的水源，或年的水源，或年720mm以上的穩(wěn)定降雨以上的穩(wěn)定降雨量量存在泉水形式的出口。存在泉水形式的出口。2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義341. 多井方法多井方法DPDGPPP0i2022-2-12油藏工程原理油藏

18、工程原理講義講義352. 靜壓梯度法靜壓梯度法 靜止?fàn)顟B(tài)下，對(duì)井筒的壓力進(jìn)行逐點(diǎn)測(cè)試。在未開(kāi)靜止?fàn)顟B(tài)下，對(duì)井筒的壓力進(jìn)行逐點(diǎn)測(cè)試。在未開(kāi)發(fā)前的第一口油井中使用。發(fā)前的第一口油井中使用。DP(假設(shè)井筒中沒(méi)有積水假設(shè)井筒中沒(méi)有積水)2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義363. 流體密度法流體密度法PDDGPPpoo0oDGPPpww0w斜率斜率poG井底深度井底深度oD處壓力處壓力Pwi為原始地層壓力為原始地層壓力Poio0P2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義37深度與海拔深度與海拔將深度換算成海拔高度：將深度換算成海拔高度：HHD0HGPPP0i補(bǔ)心高補(bǔ)心高補(bǔ)心面補(bǔ)

19、心面地面地面海平面海平面H HD DH H0 02022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義38DTDGTTT0i油井靜止?fàn)顟B(tài)下測(cè)到的井筒溫度。油井靜止?fàn)顟B(tài)下測(cè)到的井筒溫度。一、靜溫一、靜溫2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義39DTDT變溫帶變溫帶恒溫帶恒溫帶恒溫帶恒溫帶不同季節(jié)不同季節(jié)2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義40礦場(chǎng)實(shí)測(cè)靜溫資料演示礦場(chǎng)實(shí)測(cè)靜溫資料演示下面是某氣田一口氣井投產(chǎn)前實(shí)測(cè)靜溫?cái)?shù)據(jù)下面是某氣田一口氣井投產(chǎn)前實(shí)測(cè)靜溫?cái)?shù)據(jù)海拔溫度HT( m )( oC )1518.16518.1617.6117.61218.1630.003-481.8439.284-981.8449.395-1181.8452.896-1481.8457.007-1981.8465.508-2281.8472.67點(diǎn)序備注2022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義41礦場(chǎng)實(shí)測(cè)靜溫資料演示礦場(chǎng)實(shí)測(cè)靜溫資料演示-3000-2000-1000010000204060801002022-2-12油藏工程原理油藏工程原理講義講義42DTDGTTT0iDGTTTff0f油井