長江大學(xué)考研復(fù)試資料-油藏物理

油藏物理基礎(chǔ)長江大學(xué)石油工程學(xué)院2005年2月第2頁第3頁儲運(yùn)工程油藏工程對整個(gè)油氣藏的認(rèn)識GasOilWater取一小塊巖心出來研究用戶采油工程緒論WOCGOC一、研究對象第4頁粒間孔隙介質(zhì)(單重介質(zhì))巖石骨架孔隙(含有Gas、Oil、Water等)基質(zhì)裂縫溶洞裂縫--孔隙裂縫--溶洞雙重或多重介質(zhì)油層物理研究內(nèi)容滲流力學(xué)研究內(nèi)容抽象出來研究抽象出來研究二、研究內(nèi)容第5頁等徑毛細(xì)管(半徑r相等)不等徑毛細(xì)管(半徑r不相等)理想的地質(zhì)或巖石模型油層物理研究的主要內(nèi)容：研究巖石、流體的物理性質(zhì)以及流體在巖石中的滲流機(jī)理的一門學(xué)科。滲流力學(xué)研究內(nèi)容：流體在油氣層中的滲流形態(tài)及滲流規(guī)律第6頁學(xué)習(xí)油層物理的目的：為油氣田開發(fā)方案設(shè)計(jì)提供必備的一些參數(shù)（地層巖石的物性參數(shù)；地層流體的物性參數(shù)；多相共滲時(shí)巖石與流體相互作用的物性參數(shù)。）本課程的主要內(nèi)容：

1、如何獲取、、這些參數(shù)值——主要內(nèi)容之一。

2、分析討論一些驅(qū)油機(jī)理——主要內(nèi)容之二。課程特點(diǎn)：第7頁第一篇

儲層流體的物化性質(zhì)第8頁第一章油氣藏流體的化學(xué)組成與性質(zhì)

石油與天然氣從化學(xué)組成上講是同一類物質(zhì)。主要是由烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴這三種飽和烴構(gòu)成，其化學(xué)通式為CnH2n+2。在常溫常壓下：

C1~C4為氣態(tài)是天然氣的主要成分

C5~C15為液態(tài)是石油的主要成分

C16以上為固態(tài)即石蠟

第一節(jié)石油的化學(xué)組成一、石油的元素組成石油主要含碳、氫元素，也含有氧、硫、氮以及其它一些微量元素。按質(zhì)量百分比：碳含量占83%~87%

氫含量占11%~14%

二者合計(jì)一般占95%~99%

非碳、氫元素總含量不過1%~5%詳見教材表1-1和表1-2第9頁

二、石油中烴類化合物烷烴環(huán)烷烴和芳香烴

三、石油中的非烴類化合物含氧化合物—環(huán)烷酸、苯酚和脂肪酸等含硫化合物—硫化氫、硫醇、硫醚和噻吩等含氮化合物—吡咯、吡啶、喹啉、吲哚和咔唑等膠質(zhì)和瀝青質(zhì)—屬非烴化合物，多為高分子雜環(huán)的氧、硫、氮化合物，對石油的性質(zhì)影響較大

四、原油的分子量、含蠟量及膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量

原油的分子量含蠟量（包括石蠟和地蠟）膠質(zhì)含量：分子量約300~1000

瀝青質(zhì)含量：分子量大于1000，含硫量第10頁

第二節(jié)原油的物性與分類

一、原油的物理性質(zhì)

1、顏色

原油顏色主要與原油中輕重組分及膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量有關(guān)，膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量越高原油顏色越深。

2、原油的密度與相對密度原油的密度是指單位體積原油的質(zhì)量地面原油的相對密度定義為原油的密度與某一溫度和壓力下的水的密度之比。我國習(xí)慣上是指1atm、20oC時(shí)的原油與1atm、4oC純水的密度之比，用d420

表示。第11頁

3、凝固點(diǎn)

原油的凝固點(diǎn)是指原油冷卻時(shí)由流動態(tài)到失去流動性的臨界溫度點(diǎn)。原油凝固點(diǎn)一般在-56~50°C之間，凝固點(diǎn)高于40oC的原油稱為高凝油。

4、原油的粘度原油流動時(shí)內(nèi)部摩擦而引起的阻力大小的度量。

5、閃點(diǎn)閃點(diǎn)或閃火點(diǎn)是只指可燃液體的蒸汽同空氣的混合物在接近火焰時(shí)能短暫閃火時(shí)的溫度。原油的閃點(diǎn)一般在30~180o之間

6、熒光性原油在紫外光照射下發(fā)出一種特殊光亮的特征稱為原油的熒光性

7、旋光性原油的旋光性是指偏光通過原油時(shí)，偏光面對其原來的位置旋轉(zhuǎn)一定角度的光學(xué)特性

8、導(dǎo)電率原油為非極性物質(zhì)，是非導(dǎo)體，原油電阻率為1011~1018??m第12頁二、地面原油的分類1、按含硫量分為：低硫原油——原油中硫的含量在０.５％以下含硫原油——原油中硫的含量在０.５％～２.０％之間高硫原油——原油中硫的含量在２.０％以上２、按膠質(zhì)－瀝青質(zhì)含量分為：少膠原油——原油中膠質(zhì)－瀝青質(zhì)含量在８％以下膠質(zhì)原油——原油中膠質(zhì)－瀝青質(zhì)含量在８％～２５％之間多膠原油——原油中膠質(zhì)－瀝青質(zhì)含量在２５％以上３、按含蠟量分為：少蠟原油——原油中含蠟量在１％以下含蠟原油——原油中含蠟量在１％～２％之間高含蠟原油——原油中含蠟量在１％以上４、按原油的關(guān)鍵組分分為：凝析油——密度小于０.８２ｇ／ｃｍ３（２０oＣ）的原油石蠟基原油——密度小于０.８２～０.８９ｇ／ｃｍ３（２０oＣ）的原油混合基原油——密度小于０.８９～０.９３ｇ／ｃｍ３（２０oＣ）的原油環(huán)烷基原油——密度大于０.９３ｇ／ｃｍ３（２０oＣ）的原油第13頁說明：資源供應(yīng)量中：2005年哈油200萬噸，2007年哈油1000萬噸，2010年哈油2000萬噸。

５、按地面脫氣原油相對密度分為：

輕質(zhì)油、中質(zhì)油、重質(zhì)油（見教材表１－５）三、地層原油分類

低粘油——油層條件下原油粘度低于５ｍＰａ·Ｓ中粘油——油層條件下原油粘度低于５～２０ｍＰａ·Ｓ高粘油——油層條件下原油粘度低于２０～５０ｍＰａ·Ｓ稠油——油層條件下原油粘度高于５０ｍＰａ·Ｓ，相對密度大于０.９２０凝析油——地層條件下為氣相烴類，開采時(shí)氣藏壓力低于露點(diǎn)壓力后凝析出液態(tài)烴揮發(fā)油——地層條件下呈液態(tài)，相態(tài)上接近臨界點(diǎn)，在開發(fā)過程中揮發(fā)性強(qiáng)，收縮率高；油氣比一般在２１０～１２００ｍ３／Ｍ３之間，一般相對密度小于０.８２５，體積系數(shù)大于１.７５。高凝油——凝固點(diǎn)高于４０oＣ的高含蠟原油。

第14頁第三節(jié)天然氣的化學(xué)組成

天然氣是以石蠟族低分子飽和烴氣體和少量非烴氣體組成的混合物。按其化學(xué)組成，甲烷（CH4）占絕大部分（70~98%），乙烷（CH6）、丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）等含量不多。此外，還含有少量的非烴類氣體。如硫化氫（H2S）、有毒的有機(jī)硫（硫醇RSH、硫醚RSR等）、二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、氮（N2）及水氣，有時(shí)也含微量的稀有氣體，如氦（He）和氬（Ar）等。第15頁典型天然氣的組成

單位：體積百分?jǐn)?shù)

成分天然氣產(chǎn)自油井的氣甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷己烷庚烷以上氮二氧化碳硫化氫70~981~10痕跡~5痕跡~2痕跡~1痕跡~0.5痕跡~無痕跡~5痕跡~1偶然痕跡50~925~152~141~10痕跡~5痕跡~3無~0.5痕跡~4無~痕跡~6第16頁

說明：延長及陜北產(chǎn)量來自股份公司西部規(guī)劃。第四節(jié)油氣藏分類

分類方法一第17頁分類方法二

根據(jù)流體的組成、相態(tài)特征，參考礦場生產(chǎn)流體氣油地面原油密度和生產(chǎn)流體中甲烷的摩爾含量等參數(shù)，近似地劃分為以下幾種油氣藏類型：（1）氣藏：以甲烷為主，還含有少量乙烷、丙烷和丁烷。（2）凝析氣藏：含有甲烷到辛烷的烴類。地層原始條件下為氣態(tài)，隨壓力下降會凝析出液態(tài)烴（地面相對密度為0.72~0.80，淺色，稱凝析油）（進(jìn)一步細(xì)分見表1-9）（3）揮發(fā)性油藏（也稱臨界油氣藏）：其特點(diǎn)是含有C8以上的烴類構(gòu)造上部接近于氣體，下部接近于油，但油氣無明顯分界面，原油具揮發(fā)性，相對密度為0.7~0.8（4）油藏：油藏流體中以液相烴為主，油中溶有一定量的天然氣，地面相對密度為0.80~0.94，國外常將這類常規(guī)油藏中的原油稱為黑油。（5）重質(zhì)油藏（有稱稠油油藏）：這類油藏原油粘度高、相對密度大。（地面脫氣原油相對密度為0.934~1.0、地層溫度條件下脫氣原油粘度為100~10000mPa?s）

第18頁分類方法三

按地層流體性質(zhì)劃分的界限對油氣藏分類（陳元千，1987）其它分類方法：按油氣藏的埋藏深度分為

淺層油氣藏：埋深小于1500m

中深層油氣藏：埋深1500~2800m

深層油氣藏：埋深2800~4000m

超深層油氣藏：埋深大于4000m類別油氣比m3/m3天然氣甲烷含量%凝析油含量cm3/m3地面液體密度g/cm3天然氣凝析氣輕質(zhì)油黑油>18000550~18000250~550<250>8575~9055~75<60<5555~1800——0.70~0.800.72~0.820.76~0.830.83~1.0第19頁說明：資源供應(yīng)量中：2005年哈油200萬噸，2007年哈油1000萬噸，2010年哈油2000萬噸。

第五節(jié)地層水的化學(xué)組成與性質(zhì)一.地層水的化學(xué)組成

地層水溶液中常見的陽離子有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Ba2、Fe2+、Sr2+、Li+；常見的陰離子為Cl-、SO42-、HCO3-以及CO2、NO3Br-、I-，也含有一些其它微量離子。地層水中含礦物鹽的總濃度用礦化度表示，記為mg/L或ppm。地層水的總礦化度表示水中正、負(fù)離子含量的總和。油田地層水的礦化度差別很大，從幾千到幾十萬不等。

當(dāng)討論離子間相互作用時(shí)，由于陰陽離子是按等當(dāng)量化合反應(yīng)，因此，在判斷水型時(shí)，常用離子毫克當(dāng)量濃度表示水中的含鹽量，離子毫克當(dāng)量濃度=離子濃度/離子化合當(dāng)量如：氯離子濃度為7896mg/L，而氯離子的化合當(dāng)量為35.3，則氯離子的毫克當(dāng)量濃度為7896/35.3=225.6毫克當(dāng)量/升。二.地層水的水型分類

1.水型分類—蘇林分類法

按照水中化學(xué)成分，即主要離子的毫克當(dāng)量濃度比，把地層水分為四個(gè)水型：硫酸鈉型（Na2SO4）—地面水；重碳酸鈉水型（NaHCO3）—陸相環(huán)境水氯化鎂水型（MgCl2）—海洋環(huán)境水；氯化鈣水型—深層構(gòu)造密閉水（Cacl2）第20頁2.水型判斷

陰陽離子的結(jié)合順序是按離子親合能力的大小而進(jìn)行的。判斷原則是：

Na++K+Cl-202.65172.40Mg2+SO42-2.0512.31Ca2+HCO3-2.0522.30

水型的命名是以氯離子和鈉離子反應(yīng)完時(shí)生成的化合物的名稱來命名的。而不是以化合物的多少來命名的。第二章:天然氣的高壓物性第22頁說明：資源供應(yīng)量中：2005年哈油200萬噸，2007年哈油1000萬噸，2010年哈油2000萬噸。

第二章天然氣高壓物性

第一節(jié)天然氣的視分子量和密度一.天然氣的組成

1.天然氣及其分類廣義的講，天然氣是從地下、在常溫常壓下呈氣態(tài)的可燃?xì)怏w的統(tǒng)稱，是以烴類為主并含少量非烴氣體的混合物。

（1）按礦藏特點(diǎn)，天然氣可分為油藏伴生氣和非伴生氣；

（2）按組成，可分為干氣和濕氣（或貧氣和富氣）；以井口流出物在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下含量計(jì)干氣：C5以上重?zé)N低于13.5cm3/m3

濕氣：C5以上重?zé)N超過13.5cm3/m3

貧氣：C3以上重?zé)N低于94cm3/m3

富氣：C3以上重?zé)N超過94cm3/m3

（3）按H2S和CO2含量可分為酸氣和凈氣。

每m3天然氣中含硫量小于1克為凈氣，大于1克為酸氣。第23頁說明：資源供應(yīng)量中：2005年哈油200萬噸，2007年哈油1000萬噸，2010年哈油2000萬噸。

2.天然氣組成的表示方法

天然氣是組成有三種表示方法：（1）摩爾組成

（2）體積組成

（3）質(zhì)量組成

事實(shí)上，原油的組成也同樣可以用上述三種方法表示。

第24頁例1-1天然氣重量組成換算成摩爾組成組分重量分?jǐn)?shù)分子量Mi重量分?jǐn)?shù)/分子量摩爾分?jǐn)?shù)甲烷乙烷丙烷丁烷0.710.140.090.06∑=1.0016.030.144.158.10.0440.0050.0020.001∑=0.0520.850.090.040.02∑=1.00第25頁二.天然氣的分子量

定義：在0°C、760mmHg下，體積為22.4升的天然氣所具有的質(zhì)量稱為該重天然氣的分子量。

顯然，這是一個(gè)假想的分子量，也稱視分子量。已知天然氣的組成，求天然氣的分子量天然氣組成不同，分子量也不同，因此，天然氣沒有固定的分子量，產(chǎn)自不同油氣藏的天然氣分子量各不相同。三.天然氣的密度和相對密度

1.密度：定義為單位體積天然氣的質(zhì)量，用符號ρg表示：

第26頁說明：資源供應(yīng)量中：2005年哈油200萬噸，2007年哈油1000萬噸，2010年哈油2000萬噸。

在一定溫度和壓力下天然氣密度可以由氣體狀態(tài)方程求出:

2.相對密度天然氣的相對密度定義為:在相同溫度和壓力下,天然氣的密度和干燥空氣的密度之比:

因?yàn)楦稍锟諝獾姆肿恿繛?8.96,故:

若已知天然氣相對密度時(shí)，可用上式求得天然氣的分子量。

天然氣的相對密度可以近似地看成是一個(gè)不溫度和壓力變化的常數(shù)。一般天然氣的相對密度在0.55~0.8之間，當(dāng)重?zé)N含量或非烴含量高時(shí)，天然氣的相對密度也可能大于1。第27頁第二節(jié)天然氣的狀態(tài)方程和對比原理

一.理想氣體狀態(tài)方程

理想氣體狀態(tài)是指氣體分子無體積，氣體分子之間無相互作用力的一種假想氣體：

注意各參數(shù)的單位和R的取值。

二.真實(shí)氣體狀態(tài)方程在理想氣體狀態(tài)方程中引入一個(gè)修正系數(shù)Z，得到：上式稱為天然氣的壓縮型狀態(tài)方程，式中通常稱為壓縮因子。其物理意義為：一定量真實(shí)氣體所具有的實(shí)際體積與相同溫度、壓力下等量的理想氣體所占體積之比。第28頁說明：資源供應(yīng)量中：2005年哈油200萬噸，2007年哈油1000萬噸，2010年哈油2000萬噸。

當(dāng)：

Z>1時(shí)，實(shí)際氣體比理想氣體難于壓縮；氣體分子間距離小于分子作用半徑

Z<1時(shí)，實(shí)際氣體比理想氣體易于壓縮；（L>r0）

Z=1時(shí)，實(shí)際氣體與理想氣體接近。（L=r0，或壓力很低）所以說壓縮因子Z實(shí)際反映了實(shí)際氣體比里想氣體更易于壓縮或更難于壓縮的程度。

Z并非常數(shù)，它隨氣體的種類（或組成）、壓力、溫度的變化而變化。確定天然氣壓力因子的辦法有三種：

1.通過實(shí)驗(yàn)測定；

2.計(jì)算與圖表結(jié)合確定（圖版法）；

3.用狀態(tài)方程求解。第29頁

說明：延長及陜北產(chǎn)量來自股份公司西部規(guī)劃。第30頁第三節(jié)天然氣的高壓物性

一.天然氣的地層體積系數(shù)

1、定義：天然氣在油藏條件下(P地,T地)的體積V與標(biāo)態(tài)下(Psc=0.1MPa,Tsc=20℃)的體積Vsc之比。第31頁

在礦場上常用

Bg

天然氣地下儲量：天然氣地面儲量：P

當(dāng)P=const時(shí)，TBg

第32頁

二.天然氣的等溫壓縮率

1、定義：在等溫條件下，天然氣隨壓力變化的體積變化率。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：第33頁第34頁第35頁

三.天然氣的粘度1.低壓下的氣體粘度

定義：是因?yàn)樘烊粴鈨?nèi)部摩擦而引起的阻力。單位：達(dá)因秒/厘米2或克/厘米秒（也稱泊）常用單位：厘泊(cp),

1泊=100cp1厘泊=1毫帕秒(mpas)P,g=const原因：，但，而速度與壓力無關(guān)，T,g原因：速度。M(或

)，g原因：速度急劇下降。T相同時(shí)，g(非烴)>g(烴)第36頁

2.高壓下影響g的因素

3.確定天然氣粘度的方法

(1).圖版法已知天然氣組成或相對密度,求在給定T、P下的粘度。

解：

a.計(jì)算天然氣的分子量M，根據(jù)M或相對密度與T，在圖2-11上查取μg1；

b.求視臨界參數(shù)和視對比參數(shù)；

c.從圖2-12中查出高低粘度比

d.按式2-59計(jì)算在T、P下的天然氣粘度μg。在高壓下氣體具有液體的性質(zhì)Pλ,內(nèi)摩擦阻力g

T

λ,內(nèi)摩擦阻力gM

λ,內(nèi)摩擦阻力g第37頁說明：資源供應(yīng)量中：2005年哈油200萬噸，2007年哈油1000萬噸，2010年哈油2000萬噸。

第38頁第四節(jié)天然氣含水量和天然氣水合物

含水蒸汽的天然氣稱為濕天然氣，天然氣含水量與下列因素有關(guān)：（1）.隨溫度增加而增加；隨壓力增加而減少；（2）.隨含鹽量增加而減少；（3）.相對密度越大，含水量越少。通常用絕對濕度或相對濕度（水蒸汽飽和度）描述天然氣中含水量的多少。

1·絕對濕度每1M3的濕天然氣所含水蒸氣的質(zhì)量稱為絕對濕度，其關(guān)系式如下：若濕天然氣中水蒸氣的分壓達(dá)到飽和正氣壓，則飽和絕對濕度可以寫成：飽和絕對濕度是指在某一溫度下天然氣中含有的最大的水蒸汽量。第39頁

2·相對濕度在同樣的溫度下，絕對濕度與飽和絕對濕度之比，稱為相對濕度?：絕對干燥的天然氣，Pvw=0，則?=0；當(dāng)濕天然氣達(dá)到飽和時(shí)，pVW=pSV,?=1,對一般天然氣：0<?<1。

3·天然氣含水量的確定方法

二·天然氣水合物

1·水合物的形成與天然氣水合物資源

2·天然氣開采過程中防止井筒出現(xiàn)水合物

3·氣態(tài)天然氣轉(zhuǎn)變?yōu)樗衔飪\(yùn)第40頁第三章油氣藏?zé)N類的相態(tài)和汽夜平衡

第一節(jié)油氣藏?zé)N類的相態(tài)特征一·相態(tài)及其表示方法一個(gè)組成不變的體系，狀態(tài)參數(shù)壓力、溫度和比容（p、T、v)之間的關(guān)系用狀態(tài)方程來表示：狀態(tài)方程是體系相態(tài)的數(shù)學(xué)描述方法，將狀態(tài)方程以圖示法表示就是相圖。相圖是表示體系狀態(tài)變化的坐標(biāo)圖，它實(shí)質(zhì)上是狀態(tài)方程度圖示表示法。系統(tǒng)的相態(tài)不僅與物質(zhì)組成有關(guān)，而且還取決于改體系的壓力和溫度。立體相態(tài)和平面相態(tài)第41頁二·單、雙組分體系的相態(tài)特征

1·單組分體系（即純物質(zhì)）的相圖（p—T相圖）特征：一點(diǎn)一線兩區(qū)。兩區(qū)——汽相區(qū)和液相區(qū)一線——汽、液相共存線（飽和蒸汽壓線）一點(diǎn)——臨界點(diǎn)（飽和蒸汽壓線的終點(diǎn)）臨界點(diǎn)的溫度稱為臨界溫度TC臨界點(diǎn)的壓力稱為臨界壓力Pc臨界點(diǎn)是兩相共存的最高溫度和最高壓力點(diǎn)；高于臨界溫度時(shí)，無論加多大壓力體系都不會出現(xiàn)液相。在臨界點(diǎn)，體系為沒有氣態(tài)液體之分的流體。泡點(diǎn)壓力：溫度一定，體系中出現(xiàn)第一批氣泡時(shí)的壓力，記為pb露點(diǎn)壓力：溫度一定，體系中出現(xiàn)第一批液滴時(shí)的壓力，記為pd第42頁第43頁2.雙組分體系的p--T相圖特征：三點(diǎn)三線三區(qū)。三線：

泡點(diǎn)線、露點(diǎn)線和等液量線三區(qū)：

泡點(diǎn)線外側(cè)為液相區(qū)露點(diǎn)線外側(cè)為氣相區(qū)泡點(diǎn)線和露點(diǎn)線包圍的區(qū)域?yàn)閮上鄥^(qū).三點(diǎn)：C,CT,Cp

臨界點(diǎn)：僅僅是泡點(diǎn)線和露點(diǎn)線的交點(diǎn)，不再是兩相共存的最高溫度和最高壓力點(diǎn)

臨界凝析溫度點(diǎn)：兩相共存的最高溫度點(diǎn)

臨界凝析壓力點(diǎn)：兩相共存的最高壓力點(diǎn)第44頁

相圖形狀特征

1.任何雙組分混合物的兩相區(qū)必位于兩純物質(zhì)飽和蒸汽壓線之間；

2。混合物的臨界壓力往往高于兩純組分的臨界壓力，而混合物的臨界溫度則介于兩純組分的臨界壓力之間；

3。隨著混合物中較重組分比例的增加，臨界點(diǎn)向右移動；

4?；旌衔镏心囊唤M分含量占優(yōu)勢，露點(diǎn)線或泡點(diǎn)線就靠近哪一組分的飽和蒸汽壓線；

5。兩組分的濃度越接近，兩相區(qū)的面積就越大，某一組分的濃度很高時(shí)，兩相區(qū)就變得很狹長。第45頁第46頁三、多組分系統(tǒng)的相態(tài)特征第47頁用相圖判斷油氣藏類型

1.首先看地層條件點(diǎn)在相圖中的位置；

2.其次看地面分離器在相圖中的位置；1.未飽和油藏2.帶氣頂?shù)娘柡陀筒?.凝析氣藏4.氣藏第48頁第49頁第50頁第二節(jié)汽—液相平衡一.相態(tài)方程

已知1摩爾總組成為Zi的混合物，在P、T條件下達(dá)到汽液兩相平衡，求：1.汽液兩相的摩爾分?jǐn)?shù)ng和和nL；

2.汽液兩相的組成，即yi和xi

假設(shè)：系統(tǒng)中i組分的摩爾濃度為zi；組分i在汽、液中的濃度為yi、xi，系統(tǒng)的總摩爾數(shù)為1。則：

第51頁

令：所以上式即為相態(tài)方程第52頁

當(dāng)系統(tǒng)有m個(gè)組分，就可以寫出m個(gè)相態(tài)方程，其中有m+1個(gè)未知數(shù)（x1，x2，…xi…xm，ng），但還有一個(gè)方程，即：故：同理：第53頁

泡點(diǎn)方程：在泡點(diǎn)線上，露點(diǎn)方程：在露點(diǎn)線上，平衡比的求取—圖版法第54頁第55頁第56頁第57頁

1.閃蒸計(jì)算：已知zi，T，p，求ng，NL，xi，yi

解:（1）.選擇圖版pcv，根據(jù)T，p查Ki；

（2）.設(shè)ng初值，按閃蒸方程計(jì)算（3.）如果不等于1，則調(diào)整ng值，直到等于1為止。

2.泡點(diǎn)計(jì)算：已知zi和T,求pb

解:(1).假設(shè)泡點(diǎn)壓力初值

(2).根據(jù)溫度和泡點(diǎn)壓力初值查Ki,(3).計(jì)算是否等于1,(4).如果不等于1,調(diào)整pb值,重新計(jì)算,直到等于1為止。

3.露點(diǎn)計(jì)算：已知zi和T，求pd

解:(1).假設(shè)露點(diǎn)壓力初值

(2).根據(jù)溫度和露點(diǎn)壓力初值查Ki,(3).計(jì)算是否等于1,

(4).如果不等于1,調(diào)整pb值,重新計(jì)算,直到等于1為止。

**調(diào)整方向,兩相區(qū)內(nèi)>1,兩相區(qū)外<1第58頁第59頁

平衡比的求取—計(jì)算法

熱力學(xué)汽液兩相平衡條件:化學(xué)位相等在恒溫條件下,逸度fi與化學(xué)位有:

故可導(dǎo)出:

則:第60頁

以SRK方程為例:解方程三個(gè)Z的根中,最大的正根為汽相為汽相混合物的ZV值,最小的正根為液相混合物的ZL值.

逸度系數(shù)的計(jì)算公式為:

對汽相對液相第61頁

閃蒸計(jì)算時(shí),可采用牛頓迭代法加速收斂令:第62頁

則:

當(dāng)時(shí),ng即為所求.Ki的初值可用理想溶液的Wilson公式計(jì)算:計(jì)算中Ki要進(jìn)行調(diào)整,Ki不正確,則第63頁

調(diào)整方法:1.歸一化處理

2.按逸度系數(shù)計(jì)算

相態(tài)方程的應(yīng)用

1.計(jì)算相圖;2.級次分離工作參數(shù)計(jì)算;3.油藏?cái)?shù)值模擬計(jì)算。第64頁第三節(jié)油氣體系中氣體的溶解與分離

一.油氣分離

1.閃蒸分離包括一次脫氣和多級脫氣第65頁一次脫氣：脫出的氣體多，氣體較重，氣中含輕質(zhì)油較多；多級脫氣：脫出的氣體少，氣體較輕，氣中含輕質(zhì)油較少。第66頁第67頁

二.天然氣在原油中溶解度

1.天然氣在原油中是溶解度和溶解系數(shù)

溶解度與壓力的關(guān)系：壓力增加，溶解度增加。溶解系數(shù)并非常數(shù)。

第68頁2.溶解度與溫度的關(guān)系溫度增加，溶解度減少，第69頁3.溶解度與氣體、原油性質(zhì)的關(guān)系

油、氣組分的性質(zhì)越接近則天然氣在原油中的溶解度就越大。第70頁4.容解過程與分離過程的關(guān)系一次脫氣曲線與容解曲線是相互重合的，而多級脫氣得到的溶解曲線和脫氣曲線是不相重合的。飽和蒸汽壓大的組分其溶解曲線和脫氣曲線較為接近；而飽和蒸汽壓較小的組分，其溶解曲線和脫氣曲線相差很大。第71頁第四節(jié)用相態(tài)方程求解油氣分離問題的實(shí)例

一.已知混合物組成zi和地層溫度T，求體系的泡點(diǎn)壓力pb.

根據(jù)內(nèi)插法求得泡點(diǎn)壓力pb為23.06MPa.第72頁

二.已知油井產(chǎn)物的總組成，計(jì)算一次脫氣和多級脫氣兩種脫氣方式的脫氣量和汽液組成。因?yàn)槊摎鈮毫Σ桓撸x用收斂壓力為35.0的值圖版，查出各組分的平衡常數(shù)：第73頁第74頁多級脫氣計(jì)算結(jié)果第75頁第76頁最終結(jié)果：一次脫氣結(jié)果：ng=0.6027,nl=0.397第77頁第78頁三.微分分離計(jì)算分離過程如圖，分離出的氣體中組分i的摩爾數(shù)等于液體中損失的掉的組分i的摩爾數(shù)：

yidn=xin-(xi-dxi)(n-dn)yidn=xin-xin+ndxi+xidn-dxidn忽略dxidn,并用Kixi代替yi

Kixidn=ndxi+xidnKixidn-xidn=ndxi

(Ki-1)xidn=ndxi或者：假定在一定壓力變化范圍內(nèi)值保持不變，積分從而：或者第79頁

微分脫氣計(jì)算舉例

第一種，已知系統(tǒng)組成和終點(diǎn)壓力，求脫出的氣體摩爾數(shù)。例：下表組成的系統(tǒng)在26.7oC，由泡點(diǎn)壓力4.1MPa微分脫氣到

2.7MPa時(shí)所分離出的氣體摩爾數(shù)。第80頁

第二種，已知系統(tǒng)組成和要分離出的氣體摩爾數(shù)，求終點(diǎn)壓力。

例：已知組成和溫度，從泡點(diǎn)壓力4.1MPa開始進(jìn)行微分分離，欲分離出10％摩爾的氣體，求終點(diǎn)壓力。第81頁第四章地層油和地層水的高壓物性

第一節(jié)地層油的高壓物性一.地層原油的溶解油氣比RS

定義：地層油的溶解油氣比RS是指單位體積的地面原油在地層條件下所溶解的天然氣量(m3（標(biāo)）/m3).

第82頁第83頁

二.地層原油的體積系數(shù)Bo

定義：原油的體積系數(shù)，是地層油體積與地面脫氣油體積之比，用Bo表示。當(dāng):p<pb,p?,Bo?p>pb,p?,Bo?第84頁第85頁

三.地層油的兩相體積系數(shù)Bt

定義：P?Pb時(shí)，在給定P、T條件下，地層油Vf和其釋出氣體的總體積(兩相體積)與地面原油體積VOS之比。第86頁第87頁四.地層油的壓縮系數(shù)

定義：在等溫條件下，地層原油隨壓力變化的體積變化率。第88頁第89頁五.地層原油的粘度

第90頁第91頁第二節(jié)地層水的高壓物性1.天然氣在地層水中的溶解度

定義：天然氣在地層水中的溶解度是指地面體條件下單位體積地層水在地層壓力、溫度條件下所溶解的天然氣體積。

在高溫高壓地層條件下，地層水中溶有大量的鹽，只溶有少量的天然氣，10MPa壓力下溶氣量，一般不超過1～2m3/m3。天然氣在純水中的溶解度主要取決于壓力與溫度，地層水含鹽量增加，溶解氣量減少。

第92頁第93頁2.地層水的壓縮系數(shù)定義：在等溫條件下，地層水隨壓力變化的體積變化率。影響Cw的因素

i)PCw;ii)T<50℃,TCw;T>50℃,TCw;iii)RsCw,Rs的影響可以校正；

iv)礦化度RsCw；純水壓縮系數(shù)第94頁第95頁3.地層水的體積系數(shù)定義：地層水在地下的體積與地面條件下的條件之比。Bw=0.99～1.06，一般取Bw=1.0影響B(tài)w的因素

i)PBw;ii)TBw;

iii)RsBw;iv)礦化度RsBw第96頁第97頁4.地層水的粘度

地層水的粘度與壓力、溫度和含鹽量有關(guān)。

¤

溫度對地層水影響較大，溫度升高，粘度大幅下降；

¤含鹽量影響不大；

¤

壓力壓力影響甚微第98頁第99頁圖版法求地層原油的高壓物性參數(shù)第100頁第101頁第102頁

說明：延長及陜北產(chǎn)量來自股份公司西部規(guī)劃。第103頁第104頁第105頁說明：資源供應(yīng)量中：2005年哈油200萬噸，2007年哈油1000萬噸，2010年哈油2000萬噸。

油氣藏物質(zhì)平衡方程簡介第106頁

油藏原始儲氣量采出氣量剩余地下氣量=+氣頂氣量原始油中溶解氣量產(chǎn)油量平均累積生產(chǎn)氣油比氣頂?shù)挠坞x氣油中溶解氣量+=++氣頂容積原始?xì)怏w體積系數(shù)原始儲油量原始油氣比擴(kuò)張后氣體容積氣體體積系數(shù)剩余油量溶解油氣比++mNBoi

Bgi+NRsi=NpRp+VBg+(N-Np)Rs第107頁整理后的油藏物質(zhì)平衡方程的一般形式1.無氣頂時(shí)，m=Vg/Vo=0.方程簡化為：第108頁

2.無邊水、底水、注入水時(shí)，W,WP等于零，方程簡化為：

3.無氣頂，又無邊、底水和注入水時(shí)，方程簡化為：物質(zhì)平衡方程中參數(shù)分三類：第一類：油氣高壓物性參數(shù)，如：RSi,RS,Bgi,Bg,Boi,Bo,Bt,Bti,Bw;第二類：生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，如：NP,WP,RP第三類：未知數(shù)據(jù)，有：N,m,W,第109頁第110頁第二章

儲層巖石的物理性質(zhì)第111頁第一節(jié)巖石的粒度組成和比面一、巖石的粒度組成1、定義:構(gòu)成巖石的各種大小不同的顆粒含量，用重量百分?jǐn)?shù)表示。

2、分析方法:

常用的砂巖粒度組成分析方法有：

A、篩析法(D>0.074mm)B、沉降法(0.0015<D<0.074mm)C、光學(xué)法(D<0.0015mm)

第112頁A篩析法(D>0.05mm)a、將篩子由粗到細(xì)疊放并固定在篩分機(jī)上,對已破碎和分解的巖石顆粒進(jìn)行篩析,記錄每個(gè)篩子上顆粒的質(zhì)量.b、篩孔的大小表示有mm和目兩種.c、相鄰兩級篩孔孔眼大小的級差為或d、一套篩子共25級

第113頁B沉降法(D<0.05mm)測定原理:顆粒直徑的平均值處理:第114頁3、粒度組成表示方法:A、表格法B、圖形法巖樣號D(mm)0.42-0.297

0.297-0.210

0.210-0.149

0.149-0.074

0.074-0.05

0.05-0.01

<0.01

12.684.466.5270.810.401.483.820.441.92

3.4667.02

11.28

13.8

3.36

粒度組成分布曲線

粒度組成累積分布曲線

第115頁4、粒度參數(shù):A、不均勻系數(shù)B、分選系數(shù)C、標(biāo)準(zhǔn)偏差α=1~20α越接近1粒度分布越均勻S

=1~2.5分選好S

=2.5~4.5分選中等S

>4.5分選差σ越小分選性越好第116頁資料來源：美國《石油情報(bào)周刊》（2002年12月23日公布）。說明：分項(xiàng)欄中的位次為在世界最大50家石油公司中的排名位次。中海油未進(jìn)入世界50強(qiáng)，指標(biāo)值為2002年數(shù)據(jù)。5、平均粒度:A、粒度中值d50B、粒度平均值dm第117頁二、巖石的比面1、定義:單位體積的巖石內(nèi)巖石骨架的總表

面積或單位體積巖石內(nèi)孔隙總面積。單位：1cm2/cm3

=

10dm2/dm3=100m2/m3粗砂巖（1～0.5mm）

<950cm2/cm3細(xì)砂巖（0.25～0.125）

950～2300cm2/cm3粉砂巖（0.0625～0.0039）

>2300cm2/cm3第118頁2、比面的三種表示:三者間的關(guān)系:第119頁每一粒砂子的表面積為:3、比面的確定方法:每一粒砂子的體積:單位體積巖石中，顆粒所占體積為:

Vs=1-φ單位體積內(nèi)巖石的顆粒總數(shù)為:第120頁單位體積中巖石顆?？偙砻娣e應(yīng)為:如果，巖石中每一種粒徑顆粒的比面為:第121頁因此，總表面積為:校正系數(shù)C=1.2～1.4

(2)、流動實(shí)驗(yàn)法計(jì)算公式:第122頁實(shí)驗(yàn)裝置:馬略特瓶開關(guān)量筒漏斗U型壓力計(jì)巖心巖心夾持器第123頁注：數(shù)據(jù)來自各股份公司年報(bào)（2002年度）。第二節(jié)巖石的孔隙度一、孔隙的分類

孔隙按成因分粒間孔隙按孔隙大小分按生成時(shí)間分按組合關(guān)系分按連通性分雜基內(nèi)微孔隙晶體次生晶間孔隙超毛細(xì)管孔隙>0.5毛細(xì)管孔隙0.5~0.0002微毛細(xì)管孔隙<0.0002次生孔隙原生孔隙喉道孔道連通孔隙死孔隙紋理及層理縫裂縫孔隙溶蝕孔隙第124頁第125頁二、孔隙度的定義

指巖石的孔隙體積與巖石外觀體積的比值,常用百分?jǐn)?shù)表示，記為φ

三、孔隙度的分類A絕對孔隙度指巖石的總孔隙體積與巖石外觀體積的比值第126頁B有效孔隙度

指巖石的有效孔隙體積與巖石外觀體積的比值.C流動孔隙度

指巖石中可以流動的孔隙體積與巖石外觀體積的比值.

很顯然:第127頁四孔隙度的測量飽和煤油法:第128頁說明：成品油換算率按道達(dá)爾的汽油（8.5桶/噸）、煤油（7.8桶/噸）、柴油（7.5桶/噸）、燃料油（6.7桶/噸）四項(xiàng)主要油品的換算率加權(quán)平均數(shù)（7.677桶/噸）確定。五、影響孔隙度的因素1.顆粒的排列方式2.顆粒的分選性分選越好，孔隙度也越大.

3.顆粒圓球度顆粒越園，φ越大

.正方形排列47.6%菱形排列25.9%第129頁4.巖石顆粒間膠結(jié)物的含量及膠結(jié)類型

膠結(jié)物含量越高，φ越小，所以說接觸膠結(jié)的φ>孔隙膠結(jié)的φ>基底膠結(jié)φ

5.油藏的埋藏深度

多孔介質(zhì)的孔隙度φ總是隨油層埋芷深度加深而減小。

6.孔隙度的應(yīng)用第130頁第三節(jié)儲層巖石的壓縮性一、巖石的壓縮系數(shù)Cf1、巖石顆粒變形示意圖:2、定義:指油層壓力每改變一個(gè)單位

時(shí)，單位體積巖石內(nèi)孔隙體積

的變化值，單位為：1/MPa。第131頁3、表示方法:4、三種表示方法:以視體積為基數(shù)巖石的壓縮系數(shù)一般為(2~36)*10-4MPa-1一般用巖石壓縮系數(shù)測定儀測定.第132頁以孔隙體積為基數(shù)

以巖石骨架體積為基數(shù)5、三者之間的關(guān)系:第133頁二、儲層綜合彈性壓縮系數(shù)Ct1、定義:油層壓力每改變一個(gè)單位時(shí)，單位體積的巖石中所排出的液量，單位：1/MPa。2、表示方法:綜合反映了油藏彈性能量的大小.Ct越大,表明油藏的彈性能量越充足.第134頁3、Ct與Co和Cw的關(guān)系:第135頁第四節(jié)儲層巖石流體飽和度一、流體飽和度是定義:單位孔隙體積中某相流體所占的分?jǐn)?shù).常用百分?jǐn)?shù)表示.二、表示方法:第136頁三、幾種常見的飽和

1、原始含水飽和度(束縛水飽和度)Sw2、原始含油飽和度Soi3、當(dāng)前油、氣、水飽和度So

、Sg

、Sw

4、殘余油飽和度So5、剩余油飽和度Sor四、飽和度的測定方法

1、油層物理法(干溜、蒸餾、色譜、CT技術(shù))2、測井法

3、經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法第137頁干溜法蒸餾法第138頁五、影響飽和度的因素

1、儲層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)及表面性質(zhì)的影響

這是影響油氣飽和度的關(guān)鍵因素。一般來說,巖石顆粒較粗，則比面?。紫丁⒑淼腊霃酱?，孔隙連通性好，孔隙內(nèi)避光滑，那么滲透性好，油氣排驅(qū)水阻力小，油氣飽和度就高，束縛水飽和度就低。

2、油氣性質(zhì)的影響

油氣密度不同，油氣的飽和度就不同。粘度較高的油,排水動力小,油氣不易進(jìn)入孔隙,殘余水含量高,油氣飽和度就低，反之亦然。此外，油藏形成時(shí)，如油氣排驅(qū)水動力大(如壓力高)，即排驅(qū)能量高，排出的水多,油氣飽和度就高。第139頁第三節(jié)油藏巖石的滲透率一.油藏巖石滲透率的定義

油藏巖石允許流體通過的能力稱為油藏巖石的滲透率。單位：μm2二．達(dá)西公式三．達(dá)西公式應(yīng)用條件

１．巖石１００％飽和并流動著單一流體；２．流動狀態(tài)為層流；３．流體與巖石不發(fā)生物理、化學(xué)和物理化學(xué)反應(yīng)。第140頁第141頁例題

設(shè)有一塊砂巖巖心,長度L=3厘米,截面積A=2厘米2,100%飽和粘度μ=1mPa?s的鹽水,在壓差ΔP=0.2MPa下通過巖心的流量Q=0.5厘米3/秒根據(jù)達(dá)西公式如果上述巖心飽和粘度μ=3mPa?s的油,在同樣壓差ΔP=0.2MPa下.油的流量Q=0.167cm3/秒,同樣,根據(jù)達(dá)西公式第142頁

絕對滲透率是巖石的自身性質(zhì)，它取決于巖石的孔隙結(jié)構(gòu)；在層流、巖石與流體不起反應(yīng)和100％為流動流體飽和的條件下，巖石的絕對滲透率與所通過的流體性質(zhì)無關(guān)。

如果是氣體通過巖石時(shí)，當(dāng)壓力從P1變化到P2時(shí)，氣體的體積亦必然隨之變化，因此，

若把氣體膨脹視為等溫過程,按氣體狀態(tài)方程可令:

第143頁由上式代入用平均氣體流量表示達(dá)西公式:則:

第144頁氣體滑動效應(yīng)液體在孔道中流動時(shí),孔道中心的液體分子比靠近孔道壁表面的分子流速要高,而且越靠近孔道壁表面,分子流速越低;氣體則不然,靠近孔壁表面的氣體分子與孔道中心的分子流速幾乎沒有什么差別。氣體在孔道中的這種滲流特性稱之為滑動效應(yīng),亦稱克林肯柏效應(yīng)。第145頁第146頁滑動效應(yīng)的特征1、同一巖石，同一種氣體，在不同的平均壓力下測得的氣體滲透率不同；底平均壓力下氣體滲透率比較高，高平均壓力下氣體滲透率比較低。2、同一巖石，同一平均壓力，不同氣體測得的滲透率不同。3、同一巖石，不同氣體測得的滲透率和平均壓力的直線關(guān)系交縱坐標(biāo)于一點(diǎn)，該點(diǎn)的氣體滲透率與同一巖石的液體滲透率是等價(jià)的，故稱等價(jià)液體滲透率，亦稱克林肯柏滲透率。克氏滲透率可以下式表示：第147頁流量管氣測滲透率方法（空氣壓水法）一、測量原理二、計(jì)算公式第148頁第四節(jié)滲透率和其它巖石物性的關(guān)系一.毛管滲流定律

J.Kozeny(1927年)將泊稷葉公式應(yīng)用到毛細(xì)管滲流中,實(shí)驗(yàn)并證明了在一定的流速范圍內(nèi)導(dǎo)管直徑可以小到毛細(xì)管直徑的情況,并建立了巖石-毛細(xì)管模型.

孔隙空間簡化處理成由等直徑的平行毛管束組成,我們把這種簡化了的巖石稱為假想巖石.第149頁流體在毛管中的流動規(guī)律服從水力學(xué)中的“泊稷葉”定律.二.滲透率和孔道半徑的關(guān)系*等效滲流阻力原理:

在假想巖石與真實(shí)巖石之間,當(dāng)外部形狀和幾何尺寸、流體性質(zhì)、外壓條件相同時(shí)，如果二者的滲流阻力相等，則表現(xiàn)為在相同的壓差下具有相同的流量。*假想巖石的流量，按泊稷葉公式：*真實(shí)巖石的流量，按達(dá)西公式：第150頁根據(jù)滲流等效阻力原理,二者流量應(yīng)該相等,則:所以:對假想巖石,按孔隙度定義:

代入上式:式中r可視為真實(shí)巖石的平均孔道半徑第151頁三.滲透率和比面的關(guān)系對假想巖石,按比面的定義:于是:由上面的推導(dǎo):根據(jù):代入上式:第152頁

考慮到假想巖石與真實(shí)巖石之間的差異,用k代替2,則:這就是有名的高才尼-卡爾曼方程.在上式中取:這里:第153頁上式中:P1=P0=1(大氣壓)P2=P1-(H/1000)=1-(H/1000)(大氣壓)其中:H—cm水柱

(P12-P22)=12-(1-H/100)2

=1-1+2H/1000-H2/106忽略掉H2/106

(P12-P22)=H/500則:K=(1000Q0μL)/(AH)在高-卡方程中k取值5,得:第154頁儲層巖性參數(shù)平均值的處理方法

一．幾種求平均值的方法

常用的求平均值的方法有三種:算術(shù)平均法、加權(quán)平均法和按物理過程求平均值的方法。下面以孔、滲參數(shù)為例來加以說明。1、

算術(shù)平均可用于單井、單層的平均值處理。對于單井，假設(shè)每個(gè)Ki和φi都可代表取樣層段，取樣數(shù)為n，則單井縱向的平均值為

對于單層，假設(shè)每個(gè)Ki和φi都能代表該層在取樣井的值，則該層平面上（面積上）的平均值仍然可以用以上公式進(jìn)行計(jì)算，只是i代表的是該層不同的取樣井。上述方法簡單、易算，使用于樣品分布均勻的情況，否則，代表性差?？捎糜趩尉?、單層的平均值處理。對于單井，假設(shè)每個(gè)Ki和φi都可代表取樣層段，取樣數(shù)為n，則單井縱向的平均值為第155頁2、

加權(quán)平均法

以滲透率為例，假如測得的每個(gè)Ki都代表了有效厚度hi為含油面積為Ai的地層，則:

油層厚度加權(quán)平均滲透率值（縱向或單井）為油層面積加權(quán)平均滲透率值（橫向或平面上）為油層體積加權(quán)平均滲透率值（全油層的體積加權(quán)）為第156頁

加權(quán)平均求取參數(shù)平均值比算術(shù)平均值更符合實(shí)際，孔隙度和原始含油飽和度等油層巖石物性參數(shù)也可以用上述方法進(jìn)行平均值處理。除上述兩種方法外，還有其它的處理方法和計(jì)算公式，在某些情況也是很有價(jià)值的。例如，也可以用下面的方法求若干滲透率的平均值第157頁1、

根據(jù)物理過程,按照等效滲流阻力原理求滲透率平均（1）、并聯(lián)（多層縱向不均一）地層的平均滲透率

A.線性滲流

特征：各層之間相當(dāng)于并聯(lián)關(guān)系，即各層滲流壓差相等，而總流量等于各層壓差之和。根據(jù)達(dá)西公式，各層通過的流量為：第158頁設(shè)K為總（平均）等效滲透率，則總流量

::其中：h=h1+h2+h3其中：h=h1+h2+h3其中：h=h1+h2+h3所以移項(xiàng)得：第159頁A．

B.平面徑向滲流產(chǎn)量公式：

其中

第160頁壓差公式：已知地層總厚度為各層厚度之和

h=h1+h2+h3總流量為各層流量之和

Q=Q1+Q2+Q3根據(jù)平面徑向流的產(chǎn)量公式，各層產(chǎn)量分別為:第161頁地層總流量為：由此可得：=++整理后得：即:可見，并聯(lián)時(shí)線性滲流與平面徑向流計(jì)算公式相同。第162頁串聯(lián)地層的平均滲透率

特征：通過各層的流量相等，而總壓差為各層壓差之和Q=Q1=Q2=Q3△P=△P1+△P2+△P3A、線性滲流

L=L1+L2+L3根據(jù)達(dá)西公式各層壓差與總壓差分別為

整理后得：第163頁B.徑向滲流根據(jù)平面徑向流壓降公式，各部分壓差和總壓差為：

由于簡化后得：第164頁第三篇儲層中多相流體的滲流特性

第八章儲層巖石中的界面現(xiàn)象與潤濕性第一節(jié)儲層流體的相間界面張力一.兩相界面的自由表面能自由表面能是界面層分子力場不平衡所致。自由表面能具有如下性質(zhì)：

1.只有存在不互溶的兩相時(shí)自由表面才存在，只要存在兩相界面就有自由表面能；

2.界面越大，自由表面能也越大；

3.界面是具有一定厚度的界面層；

4.兩相界面層自由表面的大小與兩相分子的性質(zhì)有關(guān)；兩相分子極性差越大，表面能越大。

5.自由界面能還與兩相的相態(tài)有關(guān)；氣－固>液－固>氣－液>液－液。第165頁第166頁二.比表面能和表面張力

由于體系表面層上的分子力場的不對稱性，使其能量比相內(nèi)分子能量高，故增加體系的新表面積，相當(dāng)于把更多的分子從相內(nèi)移到表面層來，就必須克服相內(nèi)分子的吸引力，這里做功的能量就轉(zhuǎn)化為新生界面的表面能。在恒溫、恒壓和組成一定的條件下可逆過程增加體系表面面積△A，外界對體系所做的功為w，則體系自由能的增加量△U為：

比表面能是單位面積表面層具有的自由表面能，也叫表面張力。

第167頁表面能和表面張力的單位

表面能和表面張力的單位：J/m2,erg/cm2

工程上常用:mN/m讀作毫牛每米；換算關(guān)系：1J/m2=1N/m,1erg/cm2=1dyn/cm=1nN/m1Kg=9.8N,1N=105dyn

在兩相界面只表現(xiàn)出能，不表現(xiàn)出力；在三相周界則表現(xiàn)出力，即表面張力（單位周界長度上的力）。第168頁油藏流體間的界面張力

內(nèi)聚力－附著力＝靜吸力靜吸力大則表面張力大，反之亦然。1.油－氣界面壓力的影響：

p↑,Rs↑,ρo↓,內(nèi)聚力↓

ρg↑,附著力↑，靜吸力↓

所以：σ↓

溫度的影響：

T↑ρo↓＞ρg↓,

內(nèi)聚力↓＞附著力↓所以：靜吸力↓，σ↓

第169頁2.油－水界面

無溶解氣的油水體系溫度、壓力對油水密度和熱力學(xué)性質(zhì)影響大體相同。有溶解氣的油水體系

p＜pb時(shí)，

p↑,Rs↑,ρo↓,ρw不變內(nèi)聚力不變，附著力下降，所以：靜吸力上升，σ↑p＞pb時(shí)，

第170頁五.表面張力的測定

懸滴法第171頁第172頁第二節(jié)界面吸附現(xiàn)象及其和界面張力的關(guān)系

溶解于兩相系統(tǒng)中的物質(zhì)，自發(fā)地聚集到兩相界面層并急劇降低該界面層的表面張力的現(xiàn)象稱之為“吸附”，被吸附在兩相界面上、且能大大降低界面張力的的物質(zhì)叫做表面活性物或稱表面活性劑。單位界面層比相內(nèi)多于的吸附量叫比吸附，用G表示。第173頁表面活性劑是一種兩親分子，含有一個(gè)極性端和一個(gè)非極性端就其極性而言，可以把原油的組分分為非極性物質(zhì)和含有極性的活性物質(zhì)兩類。烴類是非極性物質(zhì)，烴與氧、硫、氮的化合物是活性物質(zhì)。原油是表面活性物質(zhì)和非極性烴類的一種溶液。第174頁第三節(jié)儲層巖石的潤濕性一、巖石潤濕性的基本慨念潤濕現(xiàn)象：液體在表面張力的作用下沿固體表面流散的現(xiàn)象。潤濕性：當(dāng)固體表面存在不相溶流體時(shí)，某相流體優(yōu)先附著到固體表面的趨勢。也稱選擇性潤濕。討論潤濕性必是三相體系，一相為固體，另一相為液體，第三相為氣體和另一液體。第175頁

說明：延長及陜北產(chǎn)量來自股份公司西部規(guī)劃。潤濕程度用接觸角和附著功表示

1.接觸角θ（也稱潤濕角）潤濕角θ規(guī)定量取極性（或密度）大的流體一邊。當(dāng)θ<90°時(shí)，固體表面親水，也稱水濕，或憎油；當(dāng)θ>90°時(shí)，固體表面親油，也稱油濕，或憎水；當(dāng)θ=90°時(shí)，中性潤濕。

能潤濕固體表面的一相流體稱為潤濕相，簡稱濕相，另一相則為非潤濕相，簡稱非濕相。第176頁楊氏(Young)方程某一流體潤濕固體表面各相界面張力相互作用的結(jié)果，有三種界面張力作用于三相周界。楊氏方程：由上式可得：或：第177頁附著功衡量固體潤濕性大小的另一個(gè)指標(biāo)是附著功或粘附功，它是指在非濕相流體中，將單位面積的濕相從固體界面拉離開所做的功。這一過程做功的能量轉(zhuǎn)化為固體表面能的增加。由于故即體系的表面能增加。這個(gè)表面能的增量就等于附著功或粘附功再由楊式方程得：因此接觸角與附著功的關(guān)系為：第178頁

對于巖石油水系統(tǒng)若θ<90°,cosθ>0,

σ2.3>σ1.3,巖石親水；固體表面能減少。自發(fā)過程若θ>90°,cosθ<0,

σ2.3<σ1.3,巖石親油；固體表面能增加，未發(fā)生自發(fā)過程。若θ＝90°，cosθ=0,

σ2.3=σ1.3,巖石中性潤濕第179頁表面活性物質(zhì)對潤濕性的影響—潤濕反轉(zhuǎn)現(xiàn)象

表面活性物質(zhì)自發(fā)地吸附于固體表面，會使固體表面潤濕性發(fā)生轉(zhuǎn)化。我們把固體表面的親水性和親油性的相互轉(zhuǎn)化叫做潤濕反轉(zhuǎn)。

潤濕反轉(zhuǎn)的程度與固體表面性質(zhì)和活性物質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，也與活性物質(zhì)濃度有關(guān)。第180頁

二、潤濕滯后現(xiàn)象

潤濕滯后是指三相周界沿固體表面移動的遲緩而使?jié)櫇窠佑|角改變的現(xiàn)象。

1.靜潤濕滯后

與三相周界移動方向引起的潤濕滯后稱為靜潤濕滯后。

水驅(qū)油為前進(jìn)角：

θ1>θ

油驅(qū)水為后退角：

θ2<θ

θ1>θ>θ2

θ為平衡角

這種隨潤濕先后次序不同而潤濕角改變的現(xiàn)象即為靜潤濕滯后。靜潤濕滯后的程度：cosθ2－cosθ1

第181頁2.動潤濕滯后

由三相周界移動速度引起的潤濕滯后稱為動潤濕滯后。第182頁

3.與石油中的表面活性物質(zhì)在巖石表面上的吸附有關(guān)

石油中的表面活性物質(zhì)在巖石表面上的吸附，形成的吸附層將會加重靜潤濕滯后的程度。油膜在孔道表面上附著越牢固，移動就越困難，滯后就越嚴(yán)重。

4.與巖石顆粒表面粗糙程度有關(guān)

巖石顆粒表面粗糙程度和非均質(zhì)性嚴(yán)重，三相周界移動就越困難，潤濕滯后現(xiàn)象也越顯著。固體的棱角和尖銳突起對潤濕滯后有很大影響。第183頁三、儲層巖石的潤濕性及其影響因素（1）.實(shí)際油藏形成和沉積條件不同，巖石和原油物性差異很大，有的油藏巖石親隨，有的油藏巖石親油；（2）.同一油藏，儲層巖石還可能具有微觀非均質(zhì)性，一部分表面為水濕，另一部分表面為油濕。非均質(zhì)潤濕性又分為兩種情況：斑狀潤濕和混合潤濕斑狀潤濕性又稱部分潤濕或斑塊潤濕：是指在同一巖樣的表面上由于礦物組成不同表現(xiàn)出不同的潤濕性，油濕表面和水濕表面無特定的位置；就單個(gè)空隙而言，一部分表面為強(qiáng)水濕，其余部分則可能為強(qiáng)油濕，不強(qiáng)調(diào)同種潤濕表面的連續(xù)性。