油層物理西安石油大學(xué)吐血整理

1、油層物理學(xué) 是研究?jī)?chǔ)層巖石、巖石中的流體（油、氣、水）以及流體在巖石中滲流機(jī)理的一門學(xué)科。油層物理的研究?jī)?nèi)容 儲(chǔ)油（氣）巖石的物理性質(zhì)（包括孔隙度、滲透率、飽和度、儲(chǔ)層敏感性等）油氣藏中流體的物理性質(zhì)（包括油、氣、水的高壓物理性質(zhì)及油氣相態(tài)變化規(guī)律）飽和多相流體的油氣層的物理性質(zhì)及多相滲流機(jī)理提高原油采收率的機(jī)理。儲(chǔ)層流體 是指儲(chǔ)存于地下儲(chǔ)層中的石油、天然氣和地層水。 石油的元素組成 主要元素： C （83%87%）、H（ 11%14%）、次要元素 硫（0.06% 0.8%）、氮（0.02% 1.7%）、氧（0.08% 1.82%） 微量元素：釩、鐵、鈷、鎂、鈣、鋁石油的化學(xué)組成 主要元素：C

2、 （83%87%）、H（ 11%14%）、O、N 硫（0.06% 0.8%）、氮（0.02% 1.7%）、氧（0.08% 1.82%） 微量元素：金屬和其它非金屬 化合物：烴和非烴化合物 烴類：烷烴、環(huán)烷烴、芳烴 非烴：含 O、N、S的化合物，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)天然氣主要成分 烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般有硫化氫、二氧化碳、氮和水氣和少量一氧化碳及微量的稀有氣體，如氦和氬等。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，甲烷至丁烷以氣體狀態(tài)存在，戊烷以上為液體。甲烷是最短和最輕的烴分子。有機(jī)硫化物和硫化氫(HS)是常見的雜質(zhì)石油天然氣組成異同點(diǎn)在化學(xué)組成的特征上，天然氣分子量小（小于20），結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

3、單，H/C原子比高（45），碳同位素的分餾作用顯著。石油的分子量大（75275） ，結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜，H/C 原子比相對(duì)低（1.42.2），碳同位素的分餾作用比天然氣弱.在化學(xué)結(jié)構(gòu)上均為烴類。描述石油的物理性質(zhì)的指標(biāo)（顏色、密度與相對(duì)密度、凝固點(diǎn)、粘度、熒光性、旋光性、閃點(diǎn)）油氣藏分類 根據(jù)烴類的組成、流體的相對(duì)密度氣藏（以CH4為主，占85%以上，C2到C4較少）凝析氣藏（以CH4為主，含有甲烷到辛烷（C8）的烴類，地下原始條件為氣態(tài)，隨壓力下降或到地面后凝析油析出，o=0.720.8）揮發(fā)性油藏（臨界油氣藏）（含比C8重的烴類，構(gòu)造上部接近于氣，下部接近于油，油氣無明顯分解面，o=0.70.8

4、）油藏（液態(tài)烴為主，油中溶有氣）重質(zhì)油藏（稠油油藏）（粘度高，相對(duì)密度大）典型油氣藏的汽油比和密度 汽油比m3/m3 (天然氣>18000，凝析氣55018000,輕質(zhì)油250550，黑油<250) 地面液體密度g/cm3（天然氣0.700.80，凝析氣0.720.82，輕質(zhì)油0.760.83，黑油0.831.0）地層水 是指油氣層邊部、底部、層間和層內(nèi)的各種邊水、底水、層間水及原油同層的束縛水的總稱。礦化度 地層水中含鹽量的多少用礦化度來表示。代表水中礦物鹽的總濃度，表示水中正、負(fù)離子含量的總和，常用mg/L或ppm來表示。1ppm=1mg/L 離子毫克當(dāng)量濃度 某離子的濃度除以

5、該離子的化合當(dāng)量。例如，氯離子的濃度為7896mg/L ,而氯離子的化合當(dāng)量35，則氯離子的毫克當(dāng)量濃度7896/35225.6毫克當(dāng)量/升。水型分類-蘇林分類根據(jù)水中Na+、Cl-、Mg2+、SO42-四種離子之間的毫克當(dāng)量濃度比，蘇林將水劃分為Na2SO4型、NaHCO3型、MgCl2型及CaCl2型。四個(gè)水型代表的環(huán)境 Na2SO4水型：代表大陸沖刷環(huán)境條件下形成的水，環(huán)境封閉性差的反映，不利于油氣聚集保存NaHCO3水型：代表陸相沉積環(huán)境條件下形成的水型，分布廣，作為含油良好標(biāo)志MgCl2水型：代表海洋環(huán)境下形成的水。一般多存在于油、氣田的內(nèi)部CaCl2水型：代表深層封閉構(gòu)造環(huán)境下形成

6、的水。它所代表的環(huán)境封閉性好。有利于油、氣聚集和保存。 水型判斷天然氣 指從地下采出的，常溫常壓下相態(tài)為氣態(tài)的烴類和少量非烴類氣體組成的混合物。天然氣分類產(chǎn)狀油藏伴生氣是伴隨原油共生，與原油同時(shí)被采出氣藏氣凝析氣藏氣重?zé)N含量干氣井口流出物中，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下C5以上重?zé)N液體含量低于13.5cm3/m3。濕氣井口流出物中，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下C5以上重?zé)N液體含量超過13.5cm3/m3。酸性氣體含量酸性天然氣含有顯著的H2S和CO2氣體,需要進(jìn)行凈化處理才能達(dá)到管輸標(biāo)準(zhǔn)的天然氣潔氣H2S和CO2的含量極少,不需要進(jìn)行凈化處理的天然氣。天然氣組成的表示方法及其計(jì)算、換算 三種方法 摩爾組成、體積組成、質(zhì)量組成

7、摩爾組成體積組成質(zhì)量組成天然氣的分子量 在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1mol（0，1atm，22.4l）天然氣具有的質(zhì)量，即平均分子量。天然氣的視分子量計(jì)算天然氣的密度 在一定溫度、壓力下，單位體積天然氣的質(zhì)量。 天然氣的相對(duì)密度 在石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)狀況下（20，0.101MPa），天然氣的密度與干燥空氣密度之比。理想氣體的狀態(tài)方程 據(jù)波義爾查理定理：理想氣體狀態(tài)方程為PV=nRT理想氣體有兩個(gè)假設(shè)前提及條件 A氣體分子無體積B氣體分子間無作用力C在低壓情況下，實(shí)際氣體近似滿足。D在高壓情況下，分子間距減小，不能忽視分子大小和分子間有作用力真實(shí)氣體的狀態(tài)方程 表述真實(shí)氣體的P、V、T之間的關(guān)系很多，油藏工程上常用

8、的是在理想氣體狀態(tài)中，加一個(gè)系數(shù)Z，即為PV=ZnRT 其中Z 壓縮因子（偏差系數(shù)，偏差因子）真實(shí)氣體的狀態(tài)方程特點(diǎn) 保留了理想氣體狀態(tài)方程的基本形式，廣為工程計(jì)算上采用不受壓力的限制，在很高的壓力也可以采用。偏差系數(shù)（壓縮因子，偏差因子） 給定壓力和溫度下，實(shí)際氣體所占的體積與等量理想氣體所占有的體積之比(同溫同壓)。Z=V真實(shí)/V理想偏差系數(shù)物理意義 反映真實(shí)氣體與理想氣體壓縮性的差異性偏差系數(shù)Z 的求取方法 實(shí)驗(yàn)測(cè)定、圖版法 Z值的大小與氣體的性質(zhì)有關(guān)、溫度和壓力有關(guān)。偏差系數(shù)Z 的求取步驟查圖版確定天然氣Z的步驟根據(jù)已知天然氣的組成或相對(duì)密度計(jì)算視臨界參數(shù)：Tpc，Ppc如含有非烴CO

9、2，H2S ，對(duì)視臨界參數(shù)進(jìn)行校正根據(jù)給定的溫度、壓力計(jì)算視對(duì)比參數(shù)： Tpr，Ppr查圖版求出偏差系數(shù)Z。對(duì)比狀態(tài)原理：在相同的對(duì)比壓力pr、對(duì)比溫度Tr下，所有純烴氣體的許多內(nèi)涵性質(zhì)（如壓縮因子、粘度）也近似相同。對(duì)于化學(xué)性質(zhì)相似而臨界溫度相差不大的物質(zhì)，該原理具有很高的精度。天然氣的地層體積系數(shù)（Bg）一定量的天然氣在油氣層條件（某一p、T）下的體積VR與其在地面標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（20，0.1MPa）所占體積Vsc之比。 Bg天然氣體積系數(shù)，m3/m3；Vsc天然氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積，m3；VR同量的天然氣在油氣層條件下的體積，m3。天然氣等溫壓縮率（彈性系數(shù)、壓縮系數(shù)）在等溫條件下，天然氣隨

10、壓力變化的體積變化率。單位：MPa-1天然氣等溫壓縮率物理意義 當(dāng)溫度一定，當(dāng)體系壓力改變單位壓力時(shí)，單位體積的天然氣其體積改變量。天然氣的粘度 天然氣內(nèi)部某一部分相對(duì)另一部分流動(dòng)時(shí)摩擦阻力的量度。粘度越大，流動(dòng)阻力越大。第三章 油氣藏?zé)N類的相態(tài)及汽液平衡相 體系內(nèi)部物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)完全均勻的部分成為“相”。一相中可含有多種成分。油氣藏?zé)N類體系相態(tài)的控制因素內(nèi)因：烴類體系的化學(xué)組成外因：烴類體系所處的溫度、壓力環(huán)境狀態(tài)方程 油氣體系的相態(tài)不僅與體系中烴類物質(zhì)的組成有關(guān)，而且還取決于油氣體系所處的溫度、壓力，對(duì)于一個(gè)組成不變的體系，可用狀態(tài)方程表示相態(tài)與狀態(tài)變量的關(guān)系：F（P壓力,T , V比

11、容）=0組分 組成油藏?zé)N類的每一類分子。組成 體系中所含組分以及組分在總體系中所占的比例相圖 將狀態(tài)方程以圖示法表示就是相圖。相圖類型 立體相圖（三維相圖）平面相圖（二維相圖）P-v圖P-T圖泡點(diǎn)壓力 在溫度一定的情況下，壓力降低過程中開始從液相中分離出第一批氣泡的壓力。露點(diǎn)壓力 溫度一定時(shí)，壓力升高過程中開始從氣相中凝結(jié)出第一批液滴的壓力。臨界點(diǎn) 飽和蒸汽壓線的終點(diǎn)（C），它所對(duì)應(yīng)的溫度為臨界溫度（Tc），它所對(duì)應(yīng)的壓力為臨界壓力（pc）。 是汽液兩相能夠共存的最高溫度點(diǎn)和最高壓力點(diǎn)飽和蒸汽壓 它表示氣、液兩相平衡共存的溫度和壓力條件飽和蒸汽壓線 單組份體系汽液兩相共存的區(qū)域是一條線氣液兩相

12、的“溶解”或“分離 在油氣藏形成、演化及油氣藏開發(fā)過程中，隨著油氣藏溫度、壓力的變化，油氣藏?zé)N類體系發(fā)生的相態(tài)變化天然氣從原油中的分離方式 閃蒸分離 差異分離 微分分離天然氣在原油中的溶解天然氣在原油中溶解量的度量天然氣在原油中的溶解規(guī)律一次脫氣：閃蒸分離，接觸分離。一次脫氣概念(又稱接觸分離、閃蒸分離) 在等溫條件下，將體系壓力逐漸降低到指定分離壓力，待體系達(dá)相平衡狀態(tài)后，一次性排出從油中脫出的天然氣的分離方式。一次脫氣特點(diǎn) 一次性連續(xù)降壓，一次性脫氣.油氣分離過程中體系總組成不變，油氣兩相始終保持接觸。多級(jí)脫氣(差異分離) 在脫氣過程中，分幾次降低壓力，直至降到最后的指定壓力為止。而每次降

13、低壓力時(shí)分離出來的氣體都及時(shí)地從油氣體系中放出。 多級(jí)脫氣特點(diǎn) 分次降壓，分次脫氣；每次脫氣類似于一次獨(dú)立的閃蒸分離；脫氣過程中體系組成要發(fā)生變化。一次脫氣和多次脫氣對(duì)比大小結(jié)論 多次脫氣比一次脫氣得到的氣更干，氣量更少；多次脫氣比一次脫氣得到的油更重，油量更多微分分離 在脫氣過程中，微小降壓后立即將從油中分離氣體放掉，保持體系始終處于泡點(diǎn)狀態(tài)的分離方式。 微分分離特點(diǎn)氣油分離在瞬間完成，氣油兩相接觸極短；不斷降壓，不斷排氣，系統(tǒng)組成不斷變化 溶解度：某一溫度、壓力下單位體積液體溶解的氣量(標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積)。單位(標(biāo)準(zhǔn))米3/米3Rs=p 溶解系數(shù)，單位壓力、單位體積液體中溶解氣量(標(biāo)準(zhǔn)狀況

14、下的體積)天然氣在石油中的溶解規(guī)律 壓力的影響：壓力越大，溶解量越大，關(guān)系為斜率非恒定的曲線溫度的影響：壓力、體系的組成一定時(shí)溫度越高，天然氣在油中溶解量下降天然氣、油的組分的影響：同壓力、同強(qiáng)度下，油、氣的組分越接近，氣在石油中溶解量越大，即高比重天然氣和低比重油溶解量大。體系壓力越高，天然氣的Rs 越大。體系溫度越低，天然氣的Rs 越大； 油越輕，氣越重，天然氣的Rs 越大； 第四章 儲(chǔ)層流體的高壓物性地層油的相對(duì)密度 相對(duì)密度r0API相對(duì)密度 API=141.5/r0-131.5 r0地層原油的相對(duì)密度地層原油的溶解氣油比一定量的地層原油在地面降壓脫氣（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下），平均單位體積的脫氣

15、原油所分離出來天然氣的體積。單位：(米3/米3或米3/t） Vg地層油在地面脫出的氣量，（標(biāo)）m3；Vos地面脫氣原油體積，m3 ；Rsi在地層壓力條件P、溫度Ti時(shí)原油的溶解氣油比， m3/ m3。Rs表示地層原油中溶解天然氣量的多少地層原油體積系數(shù)Bo原油在地下的體積（即地層油體積）與其在地面脫氣后的體積之比。 VOR原油在壓力p、溫度T下的體積，m3；Vos原油在地面（0.1MPa，20）脫氣后的體積，m3.Bo：原油在地下的體積與其在地面脫氣后體積之比。 地層油氣兩相體積系數(shù)Bt當(dāng)油層壓力低于飽和壓力時(shí)，地層中原油和析出氣體的總體積與它在地面脫氣后原油體積之比。地層原油的壓縮系數(shù)是指地

16、層原油隨壓力變化的體積變化率。在等溫條件下原油的壓縮率為Co：表示每降低單位壓力單位體積原油膨脹所具有的驅(qū)油能力；定量描述了地層油的彈性能大小。地層原油壓縮系數(shù)的影響因素 溶解氣油比：地層溶解氣油比大，壓縮系數(shù)也大溫度：溫度越高，石油越輕，密度越小，壓縮系數(shù)也越大壓力：在不同的壓力區(qū)間，壓縮系數(shù)不同。 地層原油的粘度流體的粘度（動(dòng)力粘度或絕對(duì)粘度）為流體中任一點(diǎn)上單位面積上的剪應(yīng)力與速度梯度的比值。粘度越大，流動(dòng)阻力越大。地層水的壓縮系數(shù)地層水的體積系數(shù)地層水的粘度影響因素第五章 儲(chǔ)層多孔介質(zhì)的孔隙特征碎屑巖的四部分 碎屑顆粒雜基（與粗碎屑發(fā)生機(jī)械沉積形成的細(xì)粒物質(zhì)。有粘土、粉砂、碳酸鹽灰泥）

17、膠結(jié)物（對(duì)碎屑顆粒起膠結(jié)作用的化學(xué)沉淀物質(zhì)。雜基和膠結(jié)物稱為填隙物）孔隙砂巖的粒度組成 不同粒徑范圍（粒級(jí)）的顆粒占全部顆粒的百分（含量），以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來表示。用篩析法和沉降法測(cè)定儲(chǔ)層砂巖粒度。粒度組成的表示方法 數(shù)表法、作圖法粒度組成分布曲線 表示各種粒徑的顆粒所占的百分?jǐn)?shù)。曲線尖峰越高，表明該巖石以某一粒徑顆粒為主，巖石粒度組成越均勻，曲線尖峰越靠右，表明巖石中粗顆粒越多，越靠左，巖石中細(xì)顆粒越多。上升段越陡表明巖石顆粒越均勻。巖石的比面 單位體積巖石內(nèi)巖石骨架的總表面積，或單位體積巖石內(nèi)孔隙的總內(nèi)表面積。細(xì)顆粒物質(zhì)的比面顯然比粗顆粒物質(zhì)的比面大得多，骨架分散程度也越高。巖石比面的表達(dá)式

18、S=A/V S（巖石比面，cm2/cm3）A(巖石孔隙的總內(nèi)表面積，cm2)V(巖石外表體積或稱為視體積，cm3)影響巖石比面的因素 粒徑、顆粒排列方式、顆粒形狀、膠結(jié)物含量。如，圓球形顆粒的比面要比扁圓形顆粒小，顆粒間膠結(jié)物含量比面大膠結(jié)物概念 碎屑巖中除碎屑顆粒以外的化學(xué)沉淀物。膠結(jié)物含量增加使巖石的儲(chǔ)油能力和滲透能力變差。膠結(jié)物成分 泥質(zhì)、灰質(zhì)、硫酸鹽、硅質(zhì)、鐵質(zhì)、鈣質(zhì)、。粘土礦物中的三種水 吸附水（吸附在粘土礦物表面）層間水（存在于粘土礦物單元晶層之間）結(jié)構(gòu)水（以羥基形式存在于晶格內(nèi)部）巖石膠結(jié)類型及其劃分依據(jù) 基底式膠結(jié)孔隙式膠結(jié)接觸式膠結(jié) 依據(jù)（膠結(jié)物成分及其含量，沉積條件和沉積后

19、變化因素）基底式膠結(jié)（膠結(jié)物含量高，其總體積大于碎屑顆粒體積，顆粒孤立的分散于膠結(jié)物中，彼此不相接觸或很少有顆粒接觸，膠結(jié)物與碎屑顆粒同時(shí)沉積，故稱原生膠結(jié)，膠結(jié)強(qiáng)度很高，孔隙類型為膠結(jié)物內(nèi)的微孔，儲(chǔ)集油氣的物性差）孔隙式膠結(jié)（膠結(jié)物含量不多，僅填充于顆粒之間的孔隙中，顆粒呈支架狀接觸，膠結(jié)物多是次生的，分布不均勻，多填充于大的孔隙中，膠結(jié)強(qiáng)度次于基底膠結(jié)）接觸式膠結(jié)（膠結(jié)物含量很少，僅分布于顆粒互相接觸的地方，顆粒呈點(diǎn)狀或線狀接觸，膠結(jié)物多為原生或碎屑風(fēng)化物質(zhì)，常見的為泥質(zhì)，孔隙性滲透性好）基底式膠結(jié)&孔隙式膠結(jié)&接觸式膠結(jié) 對(duì)比膠結(jié)物含量： 高 不多 少 膠結(jié)強(qiáng)度： 強(qiáng) 中

20、等 弱 孔、滲物性： 差 中等 好孔隙度，%：817 1828 2330滲透率 ：<1 1150 501000空隙 巖石顆粒間未被膠結(jié)物充滿或未被其它固體物質(zhì)所占據(jù)的空間?？障兜姆诸?按幾何尺寸或現(xiàn)狀可分為孔隙（一般指砂巖）、空洞（一般指碳酸鹽巖）和裂縫，籠統(tǒng)地將空隙稱為孔隙?？紫栋闯梢蚍诸?粒間孔隙（由顆粒圍成）雜基內(nèi)微孔隙晶體次生晶間孔隙紋理及層理縫裂縫孔隙溶蝕孔隙巖石孔隙按孔隙大小分類 超毛細(xì)管孔隙毛細(xì)管孔隙微毛細(xì)管孔隙 超毛細(xì)管孔隙孔隙直徑大于0.5mm或裂縫寬度大于0.25mm。 巖石中的大裂縫、溶洞及未膠結(jié)或膠結(jié)疏松的砂層孔隙毛細(xì)管孔隙 （孔隙直徑介于0.50.0002mm或

21、裂縫寬度介于0.250.0001mm。砂巖的孔隙大多屬于此類）微毛細(xì)管孔隙（孔隙直徑小于0.0002mm或裂縫寬度小于0.0001mm。粘土、頁巖中的孔隙。這類孔隙稱為無效孔隙） 巖石孔隙按生成時(shí)間分類 原生孔隙（與沉積過程同時(shí)形成的孔隙）次生孔隙（沉積作用后由于各種原因形成的）孔隙按組合關(guān)系的分類 孔道較大的孔洞（簡(jiǎn)稱孔）喉道連接大孔隙之間的細(xì)小通道（簡(jiǎn)稱喉）?？紫督M成的表示方法 孔隙體積分布曲線和孔隙體積累積分布曲線?？紫督Y(jié)構(gòu) 是指巖石孔隙的大小、形狀、孔間連通情況、孔隙的類型、孔壁粗糙程度等全部孔隙特征和它的構(gòu)成方式?？紫督Y(jié)構(gòu)參數(shù) 孔隙大小及其分選性孔喉比（孔隙與喉道直徑的比值）孔隙配位

22、數(shù)（每個(gè)孔道所連同的喉道數(shù)。如一個(gè)孔道與三個(gè)喉道相連，則配位數(shù)為3。一般砂巖配位數(shù)為2-15之間）孔隙迂曲度（）（用以描述孔隙彎曲程度。流體質(zhì)點(diǎn)實(shí)際流經(jīng)的路程長度l與巖石外觀長度之比值。在1.22.5之間）孔隙度 指巖石中孔隙體積Vp（巖石中未被固體物質(zhì)充填的空間體積）與巖石總體積Vb的比值。=Vp/Vb *100% 其中Vb是巖石的總體積，又稱外表體積、視體積，由孔隙體積Vp及固相顆粒體積（基質(zhì)體積）Vs兩部分組成 Vb=Vp+Vs,因此=（Vb-Vs）/Vb *100%=1-(Vs/Vb)*100%巖石總孔隙體積Va可分為 連通孔隙體積又稱為有效孔隙體積Ve不連通孔隙體積，其中連通孔隙體積

23、又可分為（可流動(dòng)的孔隙體積Vf和不可流動(dòng)的孔隙體積）巖石的絕對(duì)孔隙度 (總孔隙度、完全孔隙度a) 是巖石的總孔隙體積Va與巖石外表體積Vb的比值。巖石的有效孔隙度(e) 巖石有效孔隙的體積Ve與巖石外表體積Vb之比。計(jì)算儲(chǔ)量、評(píng)價(jià)油氣層特性時(shí)指有效孔隙度。巖石的流動(dòng)孔隙度(f) 在含油巖石中，流體能在其中流動(dòng)的孔隙體積Vf與巖石外表體積之比。 流動(dòng)孔隙度與有效孔隙度不同，不僅排除了死孔隙，也排除了 微毛細(xì)管孔隙，還排除了巖石顆粒表面上液體薄膜的體積。絕對(duì)孔隙度>有效孔隙度(e)> 巖石的流動(dòng)孔隙度(f)砂巖儲(chǔ)層的孔隙度 一般為5%25%，碳酸鹽巖基質(zhì)的孔隙度一般小于5%。儲(chǔ)層孔隙度

24、分級(jí)（孔隙度，% ）2520極好,2015好,1510中等,105差,50無價(jià)值巖石外表（視）體積的測(cè)定方法 幾何測(cè)量法水銀法封蠟法飽和煤油法幾何測(cè)量法 最常用，適用膠結(jié)較好，鉆切過程中不跨、不碎的巖石。封蠟法 對(duì)于較疏松的易跨、易碎的巖石。對(duì)外表不規(guī)則的巖樣，先稱其質(zhì)量w1，再放入融化的石蠟涮一下，取出后稱其質(zhì)量w2.后置于水中記下w3,Vb=(w2-w3)/ w (w2-w1)/ p （Vb 巖石外表（視）體積，cm3; w1巖樣的質(zhì)量,g, w2覆蓋一層蠟?zāi)ず髱r樣的質(zhì)量,g, w3已封蠟的巖樣置于水中稱的質(zhì)量,g.w p分別為水和石蠟的密度,g/cm3）飽和煤油法 適用于外表不規(guī)則的巖心

25、。將巖心抽真空后，浸入煤油中，將已飽和煤油的巖心在空氣中稱質(zhì)量w1，在煤油中稱質(zhì)量w2. Vb=(w1-w2)/ 0 (w1已飽和煤油的巖心在空氣中稱的質(zhì)量；w2已飽和煤油的巖心在煤油中稱的質(zhì)量；o煤油的密度。)巖石孔隙體積Vp的測(cè)定，液體（水或煤油）飽和法 巖樣準(zhǔn)備取巖樣（一般直徑2cm），巖樣抽提和烘干，在空氣中稱干重w1巖樣抽真空飽和煤油后稱重w2飽和煤油巖樣在煤油中稱重w3。Vp=(W2-W1)/ 0 =(w2-w1)/(w2-w3)影響孔隙度大小因素顆粒的排列方式及分選性顆粒的分選程度，巖石分選差，會(huì)降低孔隙度和滲透率巖石礦物成分與膠結(jié)物質(zhì)埋藏深度與壓實(shí)作用，孔隙度隨埋深的增加而降低

26、成巖后生作用。從大的方面來說，是沉積作用、成巖作用、構(gòu)造作用。流體飽和度 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。原始含水飽和度束縛水飽和度Swi 油藏開發(fā)以前所測(cè)的含水飽和度，原始含水體積Vwi和巖石孔隙體積Vp的比束縛水 儲(chǔ)層內(nèi)部含有一定數(shù)量的不流動(dòng)水原始含油飽和度Soi 油藏投入開發(fā)以前所測(cè)出的含油飽和度，含油體積Voi與巖石孔隙體積Vp的比值 此時(shí)，Soi=1-Swi當(dāng)前油、氣、水飽和度 是指在油田開發(fā)的不同時(shí)期、不同階段所測(cè)得的油、氣、水飽和度。殘余油飽和度Sor 殘余油經(jīng)過某一采油方法或驅(qū)替作用后，仍然不能采出而殘留于油層孔隙中的原油。其體積在巖石孔隙中所占的體積百分

27、數(shù)為殘余油飽和度。殘余油是處于束縛狀態(tài)、不可流動(dòng)的。剩余油飽和度 剩余油主要是驅(qū)油劑波及不到的死油區(qū)內(nèi)的原油及驅(qū)油劑波及到了但仍驅(qū)不出來的殘余油，剩余油體積與孔隙體積的比值為剩余油飽和度。測(cè)定油、氣、水飽和度的方法 油層物理方法：常規(guī)巖心分析法（常壓干餾法、蒸餾抽提法（溶劑抽提法）、色譜法）和專項(xiàng)巖心分析方法測(cè)井方法經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)公式或經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)圖版法蒸餾抽提法（溶劑抽提法）優(yōu)點(diǎn) 巖心清洗干凈、方法簡(jiǎn)單、操作容易、水體積測(cè)量精確。第六章 儲(chǔ)層巖石的流體滲透性達(dá)西定律(線性滲流規(guī)律) 公式 （Q在壓差P下，通過巖心的流量，cm3/s，A巖心截面積，cm2；P流體通過巖心的壓力差，10-1MPa；L巖心長

28、度，cm；流體粘度，mPa ·sK是比例常數(shù)，僅與巖性有關(guān)，即滲透率，m2）滲透率 可由達(dá)西定律推導(dǎo)得到，公式 單位是達(dá)西，D。大多數(shù)情況下，儲(chǔ)層滲透率不高于1達(dá)西，因此常用毫達(dá)西表示 單位 達(dá)西或毫達(dá)西，1達(dá)西(D)1000毫達(dá)西(mD)，1 mD 1×103m2，1D1m2絕對(duì)滲透率 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。達(dá)西定律物理意義 粘度為1mPa·s的流體，在壓差

29、1atm作用下，通過截面1cm2長度一厘米的多孔介質(zhì)，流量為1cm3/s，滲透率就是一達(dá)西。巖石滲透率的測(cè)定條件 流體不可壓縮，單相、穩(wěn)定流（在巖心各斷面處有穩(wěn)定的體積流量）流體性質(zhì)穩(wěn)定（不與巖石表面發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)）流體為線性流動(dòng)（Qp 呈線性關(guān)系）只有嚴(yán)格滿足上述三個(gè)條件測(cè)得的滲透率才為巖石的絕對(duì)滲透率。 K才是常數(shù)絕對(duì)滲透率和相對(duì)滲透率 絕對(duì)滲透率: 巖芯中100%被一種流體所飽和時(shí)測(cè)定的滲透率. 某一相流體的相對(duì)滲透率是指該相流體的有效滲透率與絕對(duì)滲透率的比值。氣體滑動(dòng)效應(yīng)（克氏效應(yīng)）氣體滑脫效應(yīng) 氣測(cè)滲透率時(shí)，由于氣固間分子作用力遠(yuǎn)比液固間分子作用力小，在管壁處的氣體分子仍

30、有部分處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，另一方面，相鄰層的氣體分子由于動(dòng)量交換，連同管壁處的氣體分子一起沿管壁方向作定向流動(dòng)，管壁處流速不為零，氣體在巖石孔道中的這種滲流特性稱之為氣體滑動(dòng)效應(yīng)。氣體滑脫效應(yīng)的結(jié)果、可以解釋的現(xiàn)象小題 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)滲透率差大小不同。致密巖心的滑脫效應(yīng)嚴(yán)重應(yīng)用氣體滑動(dòng)效應(yīng)所解釋的現(xiàn)象大題 （1） 同一巖石的氣測(cè)滲透率大于液測(cè)的巖石滲透率。液測(cè)時(shí)孔隙壁上不流動(dòng)的液膜占去了一部分流動(dòng)通道。氣測(cè)時(shí)是由于氣體滑動(dòng)現(xiàn)象的存在，使得管壁處的氣體也參加流動(dòng)，與液測(cè)時(shí)相比巖石孔道提供了更大的

31、孔隙流動(dòng)空間，因此氣測(cè)滲透率一般比液測(cè)滲透率大，氣測(cè)法測(cè)出的巖石滲透率更能真實(shí)反映出巖石的滲透性。（2） 平均壓力越小，所測(cè)滲透率值Kg越大。平均壓力越小，氣體密度越小，氣體分子間的相互碰撞就越少， “氣體滑脫現(xiàn)象”也就越嚴(yán)重，因此測(cè)出的滲透率值大。反之亦然（3）不同氣體所測(cè)得滲透率值不同。氣體的滑脫效應(yīng)還與氣體的性質(zhì)有關(guān)。不同氣體其分子量不同，分子直徑不同，自由行程也不同。使得滑脫系數(shù)b不同。分子量小，則b大，滑脫效應(yīng)嚴(yán)重。（4）延時(shí)不同，氣測(cè)Kg與液測(cè)K差值大小不同。 只有在氣體分子的平均自由行程和它流動(dòng)所在的孔道直徑相當(dāng)時(shí)，氣體滑動(dòng)的這一微觀機(jī)理才可能表現(xiàn)出來，滑動(dòng)所造成的影響也才會(huì)突顯

32、出來?？v上所述可知，氣體滑脫現(xiàn)象對(duì)氣測(cè)滲透率有較大的影響，特別是對(duì)于低滲透巖石，在低壓下測(cè)定時(shí)影響更大。氣體滑動(dòng)效應(yīng)的使用條件 對(duì)氣測(cè)滲透率有較大影響，特別對(duì)低滲巖石在低壓下測(cè)定影響更大，因此在高滲透率巖石（大于100mD）在高壓下測(cè)定比較準(zhǔn)確影響巖石滲透率的因素小題 1、沉積作用巖石骨架構(gòu)成、巖石構(gòu)造（巖石的粒度、分選、膠結(jié)物和層理）巖石孔隙結(jié)構(gòu)的影響2、成巖作用地層靜壓力膠結(jié)作用溶蝕作用3、構(gòu)造作用和其它作用影響巖石滲透率的因素大題（1）沉積作用: （a）巖石骨架構(gòu)成，巖石構(gòu)造 巖石的顆粒粒度，顆粒分選型，膠結(jié)物和層理等特性對(duì)滲透率均有影響，巖石構(gòu)造對(duì)滲透率影響很大。（b）巖石孔隙結(jié)構(gòu)的影

33、響粒度細(xì)，孔隙半徑小，則巖石比面大，滲透率低。孔隙的連通性，迂曲度，內(nèi)壁粗糙度等對(duì)巖石的滲透性也有影響。巖石比面大小也取決于組成砂巖的粒度和孔隙半徑。巖石的滲透率越低則束縛水飽和度就越高。(2)成巖作用:(a)地層靜壓力的影響 作用于巖樣上的有效覆蓋越大，測(cè)得的滲透率越小，有效覆壓在一定范圍內(nèi)時(shí)，滲透率就急劇下降。（b）膠結(jié)作用 膠結(jié)物質(zhì)的沉淀和膠結(jié)作用使孔隙通道變小，孔吼比增加，粗糙度增大，因而使?jié)B透率降低。(c) 溶蝕作用 溶蝕作用使孔隙度增大，但對(duì)于滲透率來說，有的可能增大有時(shí)增大不顯著。這是因?yàn)槿芪g作用的次生孔隙一般很不規(guī)則，孔吼比和曲折度大。(4)構(gòu)造作用與其他作用: 構(gòu)造作用形成的

34、斷裂和裂隙使儲(chǔ)層孔隙度和滲透率均增大。儲(chǔ)層敏感性四種 速敏性、水敏性、酸敏性、鹽敏性敏感性礦物 對(duì)油藏開發(fā)過程中進(jìn)入油層的水、酸、鹽等物質(zhì)及流體流速產(chǎn)生敏感，導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透性降低的各類礦物。 敏感性礦物類型 水敏性礦物 溫敏性礦物 酸敏性礦物 儲(chǔ)層傷害 在油氣田勘探、開發(fā)過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，儲(chǔ)層都會(huì)與外來流體以及它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。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)系臨界速度 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。速敏性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)原理 以不同的注

35、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。水敏現(xiàn)象 與地層不配伍的外來流體進(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小 地層水礦化度為地層水一半的鹽水蒸餾水鹽度評(píng)價(jià) 了解地層在地層水礦化度不斷下降或外來低礦化度流體侵入時(shí)，其滲透率變化情況。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。酸敏性實(shí)驗(yàn)方法 向巖心中注入0.51.0VP的酸液，停注等待酸反應(yīng)，排出殘酸，測(cè)定巖心在注酸前后的滲透率。速敏性 地層微粒在高速流體作用下在孔隙中運(yùn)移并在喉道處

36、堆集形成“橋堵”，造成孔隙堵塞和地層滲透性降低的現(xiàn)象。水敏性 指與地層不配伍的外來流體進(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。鹽敏性 指對(duì)于水敏性地層，當(dāng)含鹽度下降時(shí)導(dǎo)致粘土礦物晶層擴(kuò)張?jiān)龃?、膨脹增加，地層滲透率從下降的現(xiàn)象。酸敏性 指酸化液進(jìn)入地層后與地層中的酸敏性礦物發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生凝膠、沉淀或釋放出微粒，使地層滲透率下降的現(xiàn)象。第八章 儲(chǔ)層巖石中的界面現(xiàn)象與潤濕性含油氣儲(chǔ)層特點(diǎn) 多孔介質(zhì)、孔隙高度分散有巨大的表面積 飽含油、氣、水多相流體界面（相界面） 任何不互溶物質(zhì)間的接觸面。表面 兩相中有一相是氣相的兩相接觸面。表面活性劑 能夠自發(fā)的吸附到兩相界面而且能夠急劇降低界

37、面張力的物質(zhì)。兩相界面層的自由表面能 表面層分子立場(chǎng)的不平衡使得這些表面層分子儲(chǔ)存了多余的能量，我們把這種能量稱為自由能，這就是兩相界面層的自由表面能。自由界面能 界面分子比相內(nèi)部分子儲(chǔ)存的多余的能量。自由界面能性質(zhì) 兩相界面的自由界面能是由界面層分子力場(chǎng)的不平衡所致，其性質(zhì)包括只有存在不互溶的兩相時(shí)自由界面能才存在界面越大，自由界面能也越大界面是具有一定厚度的界面層兩相界面層自由表面能的大小與兩相分子的性質(zhì)有關(guān)自由界面能還與兩相的相態(tài)有關(guān)。兩相分子的極性差越大，界面能越大。分子之間作用力（范德華力）的關(guān)系 極性分子之間極性分子和非極性分子非極性分子之間比界面能 單位界面積具有的自由界面能 公

38、式 單位：米·牛頓/米2=牛頓/米 界面張力 比界面能等于單位長度上的力，習(xí)慣上在力學(xué)和工程應(yīng)用中把比界面能稱為界面張力。只是自由界面能的一種表示方法。單位 吸附 溶解于某一相中的物質(zhì)，自發(fā)地聚集到兩相界面層，并急劇減低該界面層的表面張力的現(xiàn)象。潤濕現(xiàn)象 當(dāng)不相混的兩相流體與巖石固相接觸時(shí)，其中的一相流體沿著巖石表面鋪開，其結(jié)果使體系的自由表面能降低。用接觸角和附著功來表示巖石潤濕性。潤濕相 沿巖石表面鋪開的那一相稱為潤濕相。潤濕相總是附著于顆粒表面，而把非潤濕相推向更暢通的孔隙中間。接觸角（潤濕角） 通過氣-液-固（或液-液-固）三相交點(diǎn)對(duì)液滴表面所做切線與液固界面所夾的角。從極性

39、大流體一側(cè)算起。油水對(duì)巖石表面的接觸角 90°，水可以潤濕巖石，巖石親水性好，水濕90°，油可以潤濕巖石，巖石親油性好，油濕=90° ，油、水潤濕能力相當(dāng)，稱為中間潤濕；附著功 非潤濕相流體中，將單位面積的濕相從固體界面拉開所做的功。越小，附著功越大，液體對(duì)固體的潤濕性越好。潤濕反轉(zhuǎn) 固體表面親水性和親油性的相互轉(zhuǎn)化。 潤濕滯后 三相潤濕周界沿固體表面移動(dòng)遲緩而產(chǎn)生的潤濕接觸角改變的現(xiàn)象潤濕滯后類型 靜潤濕滯后、動(dòng)潤濕滯后潤濕滯后與下列四種因素有關(guān) 靜潤濕滯后動(dòng)潤濕滯后石油中的表面活性物質(zhì)在巖石表面的吸附與巖石顆粒表面粗糙程度有關(guān)靜潤濕滯后 油、水與固體表面接觸的

40、先后次序不同而引起接觸角改變的滯后現(xiàn)象。與三相周界的移動(dòng)方向有關(guān)動(dòng)潤濕滯后 在水驅(qū)油或油驅(qū)水過程中，當(dāng)三相周界沿固體表面移動(dòng)時(shí)，因移動(dòng)的遲緩而潤濕角發(fā)生變化的現(xiàn)象。與三相周界的移動(dòng)速度有關(guān)影響儲(chǔ)層巖石潤濕性的因素 固相成份：巖石的礦物組成（主要礦物親水性強(qiáng)弱次序： 粘土石英石灰?guī)r白云巖長石 親油礦物：滑石、石墨、烴類有機(jī)固體和礦物中的金屬硫化物，粘土礦物對(duì)巖石的潤濕性影響較大，蒙脫石吸水親水性 ，鮞狀綠泥石含鐵，從原油中吸附表面活性物質(zhì)親油）流體成份：不同組分的潤濕性不同 （原油中烴類（非極性）：隨C，原油中所含極性物質(zhì)的影響：（極性物質(zhì)；瀝青）表面活性物質(zhì)引起的潤濕反轉(zhuǎn)礦物表面粗糙度及非均質(zhì)

41、性潤濕滯后油水在巖石孔隙中的分布與哪些因素有關(guān) 儲(chǔ)層巖石潤濕性，流體飽和度的大小，飽和度變化的方向（即濕相驅(qū)替非濕相還是非濕相驅(qū)替濕相 水濕巖石：水分布于大孔表面(水膜)和小孔中，油分別在大孔道中央。油濕巖石：水分布于在大孔道中央，油以油膜的形式附著于顆粒表面。油藏巖石潤濕性的測(cè)定1直接法接觸角法，接觸角法：直接測(cè)量礦物光面上液滴接觸角的方法。親水：接觸角0°75°中間潤濕：接觸角75°105°親油：接觸角105°180° 2. 吊板法 間接法(基于毛管力的方法) 吸入法（自動(dòng)吸入法、自吸驅(qū)替法、自吸離心法）自動(dòng)吸入法依據(jù)：在毛管力作

42、用下，潤濕相可以自發(fā)吸入，非濕相可以驅(qū)替出來。自動(dòng)吸入法步驟：將飽和油的巖樣吸水儀中，水自動(dòng)進(jìn)入巖樣中將油驅(qū)出，測(cè)驅(qū)出油的體積Vo；將飽和水的巖樣吸油儀中，油進(jìn)入巖樣中將水驅(qū)出，測(cè)驅(qū)出水的體積Vw；如果VoVw 巖樣親水；VoVw 巖樣親油；Vo Vw 巖樣中性潤濕第九章 儲(chǔ)層多孔介質(zhì)中的毛細(xì)管壓力及毛細(xì)管壓力曲線毛細(xì)管力（毛細(xì)管壓力，毛管力）：毛細(xì)管中產(chǎn)生的液面上升或下降的曲面附加壓力。令彎曲液面兩側(cè)非潤濕相和潤濕相的壓力之差。毛管現(xiàn)象：毛細(xì)管中液體上升或下降的現(xiàn)象。毛管滯后：由于毛管中飽和次序不同或毛管半徑變化引起的毛管力改變的現(xiàn)象。 毛管壓力曲線：毛管壓力與巖樣中濕相飽和度的關(guān)系曲線，即

43、pcSw 曲線。由于毛管壓力的作用，濕相流體總是先充滿較小的毛細(xì)管；毛管壓力大，濕相飽和度小。隨著潤濕相數(shù)量的增加，即濕相飽和度增加，濕相流體不斷進(jìn)入更大直徑的毛細(xì)管；毛管壓力小，濕相飽和度大。毛管壓力曲線的測(cè)定原理在驅(qū)替過程中，只有當(dāng)外加的驅(qū)替壓力等于或大于一定的喉道的毛細(xì)壓力時(shí)，非濕相才能進(jìn)入孔隙中把濕相流體排出。毛細(xì)管壓力曲線測(cè)定方法1. 半滲隔板法缺點(diǎn)：平衡速度十分緩慢，測(cè)試時(shí)間太長，一個(gè)樣品需要長達(dá)幾十小時(shí)或高達(dá)幾十天。優(yōu)點(diǎn)：接近模擬油層條件，測(cè)試精度較高。2. 壓汞法一定的驅(qū)替壓差Dp驅(qū)下測(cè)出對(duì)應(yīng)的注入巖心的汞的體積VHg SHg作出Dp驅(qū) SHg關(guān)系曲線。3.離心法毛管壓力曲線的

44、定性特征兩頭陡、中間緩，由三段組成：初始段AB：pcS非濕相緩慢；非濕相進(jìn)入巖樣表面凹坑或切開的大孔隙。中間平緩段BC：pc 稍微S非濕相，主要進(jìn)液段;非濕相在該壓力區(qū)間逐漸進(jìn)入巖石孔隙中，并向小孔隙推進(jìn)，BC 段越平緩、越長巖樣孔喉分選越好；BC 段位置越低巖樣平均孔喉r 越大。尾部上翹段CD：pc 急劇S非濕相極小毛管壓力曲線的定量特征閾壓或稱排驅(qū)壓力PT閾壓是指非濕相開始進(jìn)入巖樣時(shí)的最小壓力，它對(duì)應(yīng)于巖樣最大孔隙的毛管壓力。巖石滲透性好，孔隙半徑大，排驅(qū)壓力PT 較低，表明巖石物性較好，反之亦然飽和度中值壓力Pc50 飽和度中值是指在驅(qū)替毛管壓力曲線上飽和度為50時(shí)相應(yīng)的毛管壓力值。此時(shí)對(duì)應(yīng)的孔道半徑是飽和度中值孔道半徑r50 簡(jiǎn)稱為飽和度中值半徑。Pc50值越小r50 越大，表明巖石的孔滲特性越好最小濕相飽和度Smin 最小濕相飽和度表示當(dāng)驅(qū)替壓力達(dá)到最高時(shí)。未被非濕相侵入的孔隙體積百分?jǐn)?shù)。如果巖石親水，則最小濕相飽和度代表了束縛水飽和度。反之，若巖石親油，則Smin代表了殘余殘余油飽和度。最小濕相飽和