油藏流體與地層溫壓系統(tǒng)

第八章 油藏流體與地層溫壓系統(tǒng)進(jìn)一步的爭(zhēng)論。第一節(jié) 油藏流體性質(zhì)及分布爭(zhēng)論油藏流體〔油、氣、水〕的性質(zhì)、分布規(guī)律，是為了提醒油藏內(nèi)流體性質(zhì)的根本特儲(chǔ)量計(jì)算等供給必要的參數(shù)，最終為油田選擇合理開(kāi)采工藝、改善開(kāi)發(fā)效果供給依據(jù)。一、爭(zhēng)論內(nèi)容與方法油藏流體的爭(zhēng)論內(nèi)容歸納起來(lái)有以下幾方面：流體性質(zhì)參數(shù)包括原油的密度、粘度、含蠟量、膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量、凝固點(diǎn)和初餾點(diǎn)等；KNa、Ca2、Mg2、Cl、CO2HCOSO2含量和水型和pH3 3 4依據(jù)各井試油、試采的產(chǎn)能、油層中部壓力、地層溫度和油、氣、水分析化驗(yàn)等資料，這些資料總結(jié)出油藏內(nèi)不同油層和不同斷塊的流體性質(zhì)特點(diǎn)對(duì)油藏的流體性質(zhì)便有了整體生疏。由于儲(chǔ)層物性的差異以及成藏過(guò)程和成藏后的次生變化以及開(kāi)采時(shí)油氣相態(tài)變化的影響，流體性質(zhì)的非均質(zhì)性一般較強(qiáng)，在同一油組或小層內(nèi)，原油性質(zhì)往往消滅較大的變化，述流體性質(zhì)非均質(zhì)性對(duì)油田生產(chǎn)很有意義。進(jìn)系數(shù)和級(jí)差。應(yīng)用上述非均質(zhì)參數(shù)編制平面等值圖，即可評(píng)價(jià)各項(xiàng)參數(shù)的平面非均質(zhì)性。利用流體性質(zhì)非均質(zhì)參數(shù)可以比照分析縱向上的非均質(zhì)特征。與粘度、含蠟量、含膠量和含硫量之間的關(guān)系，可進(jìn)展回歸分析求出相關(guān)系數(shù)。地層水主要是總礦化度與其陽(yáng)離子之間的關(guān)系相關(guān)性。通過(guò)分層編制流體性質(zhì)各項(xiàng)參數(shù)〔包括原油密度、粘度、含蠟量、含膠量、凝固點(diǎn)、地層水總礦化度等好的流體性質(zhì)數(shù)據(jù)表，可以分析流體性質(zhì)參數(shù)在縱向上的變化特點(diǎn)。氣運(yùn)聚成藏過(guò)程和次生變化等。氣和輕質(zhì)油，地層水礦化度低，水型簡(jiǎn)單。封閉性斷層常形成自閉，使流體得以保存，原油趨于簡(jiǎn)單。的裂解，最終形成自然氣〔油裂解氣。二、爭(zhēng)論流體性質(zhì)的意義合理開(kāi)發(fā)措施供給依據(jù)。的粘度越大、密度越大，原油越不易流淌，則產(chǎn)能往往較低。例如，從棗園油田棗北孔一段原油性質(zhì)與產(chǎn)能的關(guān)系中覺(jué)察，日產(chǎn)量約30ｔ以上的油井，其原油粘度在500Ｃ時(shí)一般低于400mPas80Ｃ時(shí)一般低于100mPas50Ｃ時(shí)原油粘度大于400mPas的斷塊中，質(zhì)好、儲(chǔ)層孔滲高、含油飽和度與有效厚度大，則油井產(chǎn)能高。綜合應(yīng)用這些參數(shù)，對(duì)油藏進(jìn)展評(píng)價(jià)，可以較準(zhǔn)確地推斷油氣高產(chǎn)區(qū)的分布，對(duì)油田開(kāi)發(fā)和穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)有指導(dǎo)意義。地層水的性質(zhì)對(duì)油氣的聚攏和保存具有格外親熱的關(guān)系條件。當(dāng)水動(dòng)力較強(qiáng)時(shí)，油氣會(huì)被擠走，油氣藏可能遭到破壞。只有當(dāng)水動(dòng)力較弱時(shí)，才能氣的聚攏和保存越有利。其次節(jié) 油層壓力和溫度動(dòng)能量的爭(zhēng)論。一、油層壓力油氣層壓力爭(zhēng)論的重點(diǎn)是油氣藏原始地層壓力的分布特征力的變化，這對(duì)油氣田的合理開(kāi)發(fā)和提高采收率具有重要意義?！惨弧秤嘘P(guān)地層壓力的概念上覆巖層壓力上覆巖層壓力是指上覆巖石骨架和孔隙空間流體的總重量所引起的壓力層孔隙間流體的重量分別加以考慮，上覆巖層壓力可表示為：p H[r f

(1)ma

]g 〔8—1〕式中 Pr

——上覆巖層壓力，Pa；Ｈ——上覆巖層的垂直高度，ｍ； ——巖層孔隙中流體的平均密度，kg/m3；f ——巖層骨架的平均密度，kg/m3。ma——巖層平均孔隙度，小數(shù)ｇ——重力加速度，／s2。靜水壓力力的計(jì)算公式可為：p hH W

g 〔8—2〕式中

—靜水壓力，PaHKg/m3whm。壓力梯度是指每增加單位高度所增加的壓力值，單位用MPa／ｍ表示。 表示。在含油、氣區(qū)域內(nèi)的地層壓力又叫油層壓力或氣層壓力。f地層流體具有潛在能量。在油氣層未被鉆開(kāi)之前，油氣層內(nèi)各處的壓力保持相對(duì)平衡狀態(tài)，層的壓力大于井筒的液柱壓力時(shí)，油氣層內(nèi)的流體就會(huì)噴出地面?！捕吃加蛯訅毫Α苍紶顟B(tài)下井或第一批井的實(shí)測(cè)壓力來(lái)表示。層壓力在背斜油藏上的分布具有如下特點(diǎn)：原始油層壓力隨油層埋藏深度的增加而加大。其原始油層壓力小，反之，流體密度小的其原始油層壓力大。氣柱高度變化對(duì)氣井壓力影響很小，因此，當(dāng)氣藏平緩，含氣面積不大時(shí)，油一氣或氣一水界面上的原始?xì)鈱訅毫纱須獠亍不驓忭敗硟?nèi)各處的壓力。力值分別標(biāo)在井位旁，然后進(jìn)展井點(diǎn)之間插值并繪制等壓力曲線。在油氣藏勘探和開(kāi)發(fā)過(guò)程中，原始油層壓力等壓圖有著廣泛的用途。推測(cè)井的原始油層壓力原始油層壓力的推測(cè)值。計(jì)算油藏的平均原始油層壓力積權(quán)衡法便可求出平均原始油層壓力。推斷水動(dòng)力系統(tǒng)所謂水動(dòng)力系統(tǒng)是指油、氣層內(nèi)流體具有連續(xù)性流淌的范圍。在同一水動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)，流被分割成幾個(gè)相互獨(dú)立的水動(dòng)力系統(tǒng)，則原始地層壓力等值線分布的連續(xù)性受到破壞。計(jì)算油層的彈性能量等壓圖相重疊，即可求出油藏不同部位的彈性壓差，進(jìn)而計(jì)算出相應(yīng)的彈性能量。除此之外，還可利用原始油層壓力資料推測(cè)油藏的油一水或油一氣邊界?！踩衬壳坝蛯訅毫δ壳坝蛯訅毫κ侵赣筒赝度腴_(kāi)發(fā)后某一時(shí)期的地層壓力分布及其變化，可以對(duì)油田地下的很多重大問(wèn)題作出推斷。間也是不一樣的，所以有人又稱之為動(dòng)地層壓力，常用符號(hào)ps一段時(shí)間，定期地進(jìn)展測(cè)量。

表示。油層靜止壓力應(yīng)每隔井底流淌壓力〔簡(jiǎn)稱井底流壓：油井生產(chǎn)時(shí)測(cè)得的井底壓力稱為井底流壓。它代表井口剩余壓力與井筒內(nèi)液柱重量對(duì)井底產(chǎn)生的回壓，常用符號(hào)pb

表示。油井生產(chǎn)時(shí)，井底流ppb

，油層中的流體正是在這個(gè)壓差的作用下流入到井筒中的?！?〕單井生產(chǎn)時(shí)油層靜止壓力的分布流入井底，在滲流過(guò)程中，流線呈徑向分布，壓力分布呈現(xiàn)則的同心圓外形。依據(jù)流體滲流理論，從供給邊界到井底，地層中的壓力降落過(guò)程是按對(duì)數(shù)關(guān)系分布的，從空間形態(tài)看，它形似漏斗，所以習(xí)慣上稱之為“壓降漏斗井底四周，這是由于越靠近井底，滲流面積越小，而滲流阻力越大?！玻病扯嗑a(chǎn)時(shí)油層靜止壓力的分布力就是油層中各井〔產(chǎn)油井、注水井〕在該處所引起的壓力疊加。力等壓圖。2.油層靜止壓力等壓圖的編制與應(yīng)用油層靜止壓力等壓圖的編制與原始油層壓力等壓圖的編制相像測(cè)或用壓降曲線計(jì)算獲得。在油藏開(kāi)采過(guò)程中，油層靜止壓力等壓圖是不行缺少的圖件，它有以下幾方面的用途。①求油藏某一開(kāi)發(fā)時(shí)期的平均油層靜止壓力利用某一開(kāi)發(fā)時(shí)期的油層靜止壓力等壓圖止壓力，它是油藏能量大小的反映。②確定地層參數(shù)依據(jù)的壓力分布和流量來(lái)反求地層流淌系數(shù)〔Kh/μ〕的分布特征。例如在單向流淌狀況下，可以用下式求出流淌系數(shù)：nKh i1

i

〔8—3〕μ S(p1

p)2式中Kh/μ——地層流淌系數(shù)；q——二流線間油井ｉ的產(chǎn)量；iS——二流線問(wèn)的距離；L——二等壓線間的距離。③把握地下流體動(dòng)態(tài)的意義。④了解油藏開(kāi)采動(dòng)態(tài)對(duì)油藏開(kāi)發(fā)各個(gè)時(shí)期的油層靜止壓力等壓圖進(jìn)展比照和分析的開(kāi)發(fā)方案和合理的工作制度下進(jìn)展開(kāi)采。⑤了解油層的地質(zhì)特征斷層等狀況?！菜摹秤蛯诱鬯銐毫σ蛩兀从蛯勇癫厣疃葘?duì)油層壓力的影響，因而提出油層折算壓力。折算壓頭原始油一水〔或油一氣〕界面，或任意水平面。假設(shè)折算基準(zhǔn)面為海平面，利用下式便可將油井實(shí)測(cè)的油層壓力換算為折算壓頭。l＝h-Ｌ＋Ｈ 〔8－4〕式中ｌ——折算壓頭，ｍ；ｈ——靜液柱高度，ｍ；Ｌ——井口至油層頂面〔或中部〕的垂直距離，ｍ；Ｈ－－井口海拔高度，ｍ。折算壓力折算壓力系指折算壓頭產(chǎn)生的壓力，可利用靜水壓力公式導(dǎo)出。為了比照油藏上各井壓頭的大小，應(yīng)將全部的井都折算到同一個(gè)折算基準(zhǔn)面上。打破了原始相等的狀態(tài)。于推斷水動(dòng)力系統(tǒng)?！参濉程貏e地層壓力8-1)。8-1特別地層壓力示意圖在爭(zhēng)論特別地層壓力時(shí)常用壓力系數(shù)或壓力梯度來(lái)表示特別地層壓力的大小a〔p〕與同一深度靜水柱壓力的比p f值：pa f (85)p pH明顯，ap=1ap≠１時(shí)，則為特別地層壓力；當(dāng)ap＞1時(shí)，稱為高特別地層壓力，或稱高壓特別；當(dāng)ap＜1時(shí)稱低特別地層壓力，或稱低壓特別。遍存在的。2.特別地層壓力的成因分析種多樣的。下面對(duì)高特別壓力和低特別壓力分別表達(dá)。高特別地層壓力的成因分析1〕成巖作用水作用以及硫酸鹽巖的成巖作用等。①泥、頁(yè)巖壓實(shí)作用壓特別。沉積物特別是泥、頁(yè)巖沉積物的欠壓實(shí)作用形成的。②蒙脫石的脫水作用成的一個(gè)獨(dú)立的、根本的緣由。③硫酸鹽巖的成巖作用當(dāng)石膏〔CaSO 2HO〕向無(wú)水石膏〔CaSO 〕轉(zhuǎn)化時(shí)會(huì)析出大量的水，在封閉的4 2 4地質(zhì)條件下，這些水積蓄起來(lái)，也會(huì)形成高特別地層壓力。熱力作用和生化作用系統(tǒng)的壓力增大。力而促使高特別地層壓力的形成。經(jīng)爭(zhēng)論證明，催化反響、放射性衰變、細(xì)菌作用等的化合物，從而增大了體積，在封閉的系統(tǒng)中形成高特別地層壓力。滲透作用土或頁(yè)巖地層兩側(cè)的液體的含鹽濃度不同時(shí)，濃度低的液體就會(huì)以粘土或頁(yè)巖作為半滲透是形成高壓特別的緣由。４〕古壓力作用8-2〔ｈ1〕且處于封閉地質(zhì)條件的地層，由于后來(lái)地殼上升，使上覆地層受到剝蝕，原地層的埋藏深度變淺〔，因地層仍舊處于封閉狀態(tài)，古壓力保持不變，從而成為高壓特別地層。圖8-2 古壓力形成高特別壓力構(gòu)造作用壓力，封閉型的斷裂也同樣可以促使特別地層壓力的形成。圖8-3.a的。假設(shè)發(fā)生了封閉性的斷裂〔如圖8-3.1＜Ｈ，油藏中的流體未遭散失，仍保持其原有的壓力值，因此，油藏具有高特別地層壓力。與上述狀況相反，假設(shè)油藏頂部相對(duì)下降，即埋藏深度加大〔如圖8-3.按Ｈ2圖8-3 斷裂作用形成特別壓力地層壓力。測(cè)壓水位的影響〔供水區(qū)露頭海拔高度與爭(zhēng)論井8-42井就顯示出低特別地層壓力，如此圖中的1圖8-4 因側(cè)壓水位不同而顯示的特別壓力流體密度差異特別地層壓力，其緣由已在原始油層壓力分布中述及。低特別地層壓力形成的緣由1〕頁(yè)巖減壓膨脹上覆巖層由于風(fēng)化或剝蝕作用而減小了對(duì)下部頁(yè)巖的壓力放。相鄰的透鏡狀砂巖中的壓力將平衡頁(yè)巖已減小的壓力，從而引起砂巖儲(chǔ)油層壓力降低。2〕溫度降低閉的地質(zhì)環(huán)境中，表現(xiàn)為低特別地層壓力。保存下來(lái)，還需要一個(gè)良好的壓力封閉地質(zhì)環(huán)境，不然特別壓力就可能卸掉。推測(cè)特別地層壓力的任務(wù)是確定特別地層壓力帶的層位和頂部深度力值的大小。差大等。在鉆井過(guò)程中，當(dāng)鉆入過(guò)渡帶時(shí)，還可能產(chǎn)生井噴、井漏、井涌及鉆井參數(shù)消滅特別等現(xiàn)象。利用這些變化特征就可以推測(cè)特別地層壓力。鉆井資料分析法dd指數(shù)是用來(lái)標(biāo)定鉆進(jìn)速度的，影響鉆速的因素Jorden和Shirley〔1966〕提出了用標(biāo)定鉆進(jìn)速度，即d指數(shù)來(lái)代替鉆進(jìn)鉆速。d指數(shù)的計(jì)算公式為：lg0.054md N 〔8-6〕Plg0.672D式中 m

m/h；Nr/min；Pt；Dmm。為了消退鉆井液密度對(duì)d指數(shù)的影響，可用dcr

指數(shù)代替d指數(shù)，它們之間的關(guān)系為d d 1 〔8-7〕c r2式中 r1r2

—正常地層壓力下的鉆井液密度；—實(shí)際使用的鉆井液密度。d指數(shù)或dc

指數(shù)是隨井深的增加而增大，當(dāng)鉆遇高特別地層壓d指數(shù)或dc

8-5為同一口井ddc

一深度關(guān)系曲線。圖中清楚地表示出，高特別地層壓力過(guò)渡帶的頂面位置大約在2652ｍ的地方。由于dc

指數(shù)消退了鉆井液密度的影響，因此比d指數(shù)能更清楚地反映出高特別地層壓力過(guò)渡帶的存在。圖8-5 d指數(shù)與d 指數(shù)曲線比照c地球物理測(cè)井法的方法。量增加，因而泥、頁(yè)巖電阻率必定偏離正常趨勢(shì)線，由此可以覺(jué)察特別壓力段的頂部位置。圖8-64038.6ｍ處。圖8-6 墨西哥灣岸的頁(yè)巖電阻率曲線〔據(jù)瓦爾特，1976〕另外，借助頁(yè)巖電阻率與深度的關(guān)系曲線可以計(jì)算相鄰儲(chǔ)集層的地層壓力。其方法為：首先繪制爭(zhēng)論區(qū)頁(yè)巖電阻率比值與儲(chǔ)層壓力梯度關(guān)系曲線實(shí)的頁(yè)巖電阻率Rn

與實(shí)測(cè)的頁(yè)巖電阻率Rob

Rn

可由外推正常壓實(shí)趨勢(shì)線獲得。然后在爭(zhēng)論井的頁(yè)巖電阻率曲線上，確定該井儲(chǔ)層的外推正常趨勢(shì)值Rn

與外推偏離正常趨勢(shì)的R 值，同時(shí)，求出它們的比值Rob

R 。最終在區(qū)域的Rob

R 與Gob

圖版上〔圖8-，用爭(zhēng)論井已確定出的RnRob值求出相應(yīng)的流體壓力梯度Gp壓力梯度值，便求出該儲(chǔ)層的推測(cè)壓力值。圖8-7 墨西哥灣岸地區(qū)頁(yè)巖電阻率比值與儲(chǔ)層壓力梯度關(guān)系曲線〔Hottman和Johnson，1965〕地震方法〔或過(guò)壓帶〕是欠壓實(shí)的產(chǎn)物，它們均表現(xiàn)為地震低速特別。因此，利用地震速度信息，則可推測(cè)超壓層并估量其壓力值。Fillippone19791982法。他指出地層壓力等于上覆負(fù)荷的某種比例，而其比例因子與其速度有關(guān)。其公式為：Vp maxVV

Vint DHC 〔8-8〕Vmax min式中 p——計(jì)算的地層壓力；V 0%時(shí)的巖石速度；max隙度為50%的巖石速度；V ——地震資料計(jì)算出的層速度；intＤ——上覆巖石的平均體密度；Ｈ——巖石埋深；Ｃ——壓力轉(zhuǎn)換系數(shù)。以上參數(shù)由下面的公式計(jì)算：Vmax

1.4V0

3KT 〔8-9〕V0、K分別等于：

Vmin

1.4V0

0.5KT 〔8-10〕V V

VV V

〔8-11〕0 V V

TT 00K 0

〔8-12〕式中： V、V 0

TT0——分別為時(shí)間Ｔ、Ｔ0

的均方根速度；Ｔ——時(shí)間；——某一層均方根速度隨時(shí)間Ｔ變化的截距。0壓力平面分布圖?！擦秤蛯訅毫ο到y(tǒng)的推斷〔或稱水動(dòng)力系統(tǒng)。不同壓力系統(tǒng)的油層不能劃分為同一個(gè)開(kāi)發(fā)層系。1.壓力系統(tǒng)正確識(shí)別不同的壓力系統(tǒng)，是油藏描述中的重要內(nèi)容之一。在一個(gè)油氣田內(nèi)劃為同一個(gè)壓力系統(tǒng)的油氣層必需符合以下條件：處于同一構(gòu)造單元、儲(chǔ)層縱、橫向連通性較好；同一壓力系統(tǒng)內(nèi)的油氣層各處的原始折算壓力相等；各油氣層壓力梯度曲線相互重合；依靠自然能量開(kāi)采條件下同一壓力系統(tǒng)內(nèi)各井壓降速度根本全都，各井同期測(cè)得的靜壓數(shù)值大體相等。地質(zhì)條件分析油氣田不同區(qū)塊不同油氣層分為不同壓力系統(tǒng)的主要因素是油氣層的巖性變化和構(gòu)造條件引起的封隔作用。因此要特別留意以下地質(zhì)條件：①斷層的分隔、封閉條件；②儲(chǔ)層間具肯定厚度、比較穩(wěn)定分布的隔層，如泥巖、鹽巖等；③區(qū)域性不整合面；④儲(chǔ)層巖性，物性橫向上的急劇相變；裂縫儲(chǔ)層的裂縫系統(tǒng)變化。油氣層壓力分析壓力資料是鑒別壓力系統(tǒng)最直接而又牢靠的資料，利用壓力資料爭(zhēng)論：①油田內(nèi)各油氣層的原始折算壓力；②各井靜壓數(shù)值及壓降速度；③各層或同一層不同部位各井的壓力梯度曲線。一般作油層原始?jí)毫εc埋藏深度關(guān)系圖，判別壓力系統(tǒng)，將原始折算壓力相等〔近壓力梯度曲線相互重合的層劃為同一壓力系統(tǒng)。一個(gè)油田可以有一個(gè)或多個(gè)壓力系統(tǒng)。井間干擾試驗(yàn)井間干擾是觀看某些井〔觀看井〕由于鄰井〔感動(dòng)井〕采液量或井底壓力轉(zhuǎn)變時(shí)，所引壓力隨感動(dòng)井的開(kāi)采條件變化而相應(yīng)變化時(shí)，證明為同一壓力系統(tǒng)，反之亦