油藏工程__第四章_油气藏压力与温度N

1、2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义1第四章油气藏压力与温度第四章油气藏压力与温度 压力和温度是油气藏的两个热力学压力和温度是油气藏的两个热力学条件，它们不仅决定流体的相态，还对条件，它们不仅决定流体的相态，还对流体的流动性能产生重要的影响。流体的流动性能产生重要的影响。 压力系统是决定油气生产优化程度的压力系统是决定油气生产优化程度的重要影响因素。重要影响因素。 温度系统又是决定各种驱替剂驱替效温度系统又是决定各种驱替剂驱替效果的重要条件。果的重要条件。2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义2 引发工程事故的主要原因引发工程事故的主要原因 油藏驱动能量的重要指标油藏驱动

2、能量的重要指标2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义3又称又称孔隙流体孔隙流体压力，是指压力，是指地层孔隙内流体所承地层孔隙内流体所承受的压力受的压力。如果该流体为油或气，就称油层或。如果该流体为油或气，就称油层或气层压力。油气层在未开发前，各处的地层压气层压力。油气层在未开发前，各处的地层压力相对平衡，投入生产后，平衡状态遭到破坏。力相对平衡，投入生产后，平衡状态遭到破坏。几个压力概念：几个压力概念：地层压力：地层压力：2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义4原始地层压力原始地层压力Pi：油气生产过程中测量的压力油气生产过程中测量的压力油气藏投入开发之前测量的压力油气藏投

3、入开发之前测量的压力地层压力地层压力P：2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义5井底流压井底流压Pwf：油气静止即关井过程中测量的井底压力油气静止即关井过程中测量的井底压力油气流动即生产过程中测量的井底压力油气流动即生产过程中测量的井底压力井底静压井底静压Pws：2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义6井口套压井口套压Pc：井口油管处测量的压力井口油管处测量的压力井口套管处测量的压力井口套管处测量的压力井口油压井口油压Pt：2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义72021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义8表压表压Pgau：流体本身具有的实际压力流体本身具有

4、的实际压力压力仪表直接测量的压力数值压力仪表直接测量的压力数值绝对压力绝对压力Pabs：gauairabsPPP 油藏工程中的压力与流体力学中的油藏工程中的压力与流体力学中的压强压强和固体力学和固体力学中的中的应力应力是相同的概念。是相同的概念。2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义9 在某一地层深度处，由岩石在某一地层深度处，由岩石孔隙中流体的重量所产生的压力孔隙中流体的重量所产生的压力gDPPwairwwgmkmM PawgDp32/cm/s2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义10PDPairPw 流体压力与深度之间的关系方程，简流体压力与深度之间的关系方程，简称称P

5、D方程，其在直角坐标系中的关系曲方程，其在直角坐标系中的关系曲线，称为线，称为PD曲线。曲线。2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义11因此，流体压力也可以写成：因此，流体压力也可以写成：压力梯度压力梯度Gw：单位深度的压力变化值：单位深度的压力变化值gDPGwwwDGPPwairwPDPairPw2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义12gDPPsairsgDPGsss 在某一地层深度处，由岩石固体骨架物质的在某一地层深度处，由岩石固体骨架物质的重量所产生的压力，称为骨架应力重量所产生的压力，称为骨架应力Ps，也称颗粒，也称颗粒压力，或固相压力，或基质压力，计算公式为：压

6、力，或固相压力，或基质压力，计算公式为：其压力梯度为其压力梯度为Gs：压力梯度形式的骨架应力为：压力梯度形式的骨架应力为：DGPPsairs3s2.65g / cms25.94/GMPa km2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义13 在某一地层深度处，由上覆岩石的固体骨架和孔隙在某一地层深度处，由上覆岩石的固体骨架和孔隙中流体的中流体的总重量总重量所产生的压力，称为上覆所产生的压力，称为上覆(地层地层)压力压力Pob，计算公式为：计算公式为：压力梯度形式的上覆压力为：压力梯度形式的上覆压力为：gDPPrairob 为固体骨架和地层水的混合密度，表示为：为固体骨架和地层水的混合密度，

7、表示为： rswr)1 (DGPPobairobgDPGrobob其压力梯度为其压力梯度为Gob：330.21.0 /2.32 /22.74/wrobg cmg cmGMPa km2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义14 从前面的分析可以看出：在同一地层深度处，存在从前面的分析可以看出：在同一地层深度处，存在Pob、Pw和和Ps三个压力，它们满足下述关系方程：三个压力，它们满足下述关系方程：PDPairPobPwPsobsw(1)PPP 从上式可知：在上覆压力一从上式可知：在上覆压力一定时，若减小地层流体的压力，定时，若减小地层流体的压力，则地层岩石的骨架应力就会增大。则地层岩石的

8、骨架应力就会增大。 图中压力关系仅反映地层孔图中压力关系仅反映地层孔隙与地面连通即隙与地面连通即正常地层压力正常地层压力的的情形。情形。2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义15wsob)1 (PPPgDPPPssairob当当 时，地层岩石就变成了普通时，地层岩石就变成了普通固体固体物质，即变成：物质，即变成：0gDPPPwwairob当当 时，地层岩石就变成了普通时，地层岩石就变成了普通流体流体物质，即变成：物质，即变成：12021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义16 过去人们把过去人们把静力平衡错误地当成了应力平衡静力平衡错误地当成了应力平衡，因，因此得出下面此得出下面

9、错误错误的压深方程及其关系曲线。的压深方程及其关系曲线。wsobPPPPDPairPobPwPs2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义17 地层岩石孔隙中流体的实测压力，矿场上地层岩石孔隙中流体的实测压力，矿场上称之为地层压力称之为地层压力Pf，实测地层压力与静水压力，实测地层压力与静水压力之间的关系满足下式：之间的关系满足下式：cPPwf地层超地层超压压当当 时，时，表明实测地层压力与静水压力相等，也表表明实测地层压力与静水压力相等，也表明地层岩石的孔隙与地面连通；明地层岩石的孔隙与地面连通；0c当当 时，时，表明实测地层压力偏离了静水压力，也表明实测地层压力偏离了静水压力，也表明

10、地层岩石的孔隙与地面不连通。表明地层岩石的孔隙与地面不连通。0c 由于孔隙连通性和地层流体矿化度以及温度的变化由于孔隙连通性和地层流体矿化度以及温度的变化等因素，实测地层压力一般都不同程度地偏离静水压力。等因素，实测地层压力一般都不同程度地偏离静水压力。2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义1860 超高压地层超高压地层(MPa)(MPa)压力系数压力系数定义为实测地层压力与相同深度处的静定义为实测地层压力与相同深度处的静水压力的比值，它衡量地层压力偏离静水压力的程水压力的比值，它衡量地层压力偏离静水压力的程度，计算公式为：度，计算公式为：异常低压正常8 . 02 . 18 . 0异

11、常高压2 . 1wfPP2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义19 异常高压地层，能量充足，但容易突发工程事故：异异常高压地层，能量充足，但容易突发工程事故：异常低压地层，能量欠充足，钻井易漏失泥浆，但注水容易。常低压地层，能量欠充足，钻井易漏失泥浆，但注水容易。地层压力是否异常，与压力的绝对大小无关，而与压力的地层压力是否异常，与压力的绝对大小无关，而与压力的相对大小有关相对大小有关(与静水压力相比与静水压力相比)。较低的地层压力可能为。较低的地层压力可能为异常高压，而较高的地层压力也可能为异常低压。异常高压，而较高的地层压力也可能为异常低压。PDPair1.2Pw0.82021-

12、7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义20wpc地层超压系数地层超压系数 定义为地层静水压力的超压百分数，定义为地层静水压力的超压百分数，计算公式为：计算公式为： 显然，显然， 。当。当 时，表明地层时，表明地层超压了超压了20%。当。当 时，时， 表明地层欠压了表明地层欠压了20%。2 .012 . 0 世界上绝大多数地层都属正常压力状态，只世界上绝大多数地层都属正常压力状态，只有少数的地层出现异常现象。而异常高压又比异有少数的地层出现异常现象。而异常高压又比异常低压更为常见。常低压更为常见。2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义21 浅表地层的压力异常，多数是因为地层露头高程浅表

13、地层的压力异常，多数是因为地层露头高程差所致差所致(如下图如下图)，而深部地层的压力异常主要是由于，而深部地层的压力异常主要是由于地层岩石孔隙与地面失去了连通关系的原因所致，即地层岩石孔隙与地面失去了连通关系的原因所致，即地层封闭的地层才可能产生压力异常。地层封闭的地层才可能产生压力异常。H HD D深层地层产生异常高压的原因，深层地层产生异常高压的原因，大多数都与油气聚集有关。大多数都与油气聚集有关。2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义22D D2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义23反映油井自喷能力的大小反映油井自喷能力的大小DGPPp0iP0余压余压DgGopPD

14、0P2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义241 判断流体类型判断流体类型气油水333p/5 . 0/0 . 15 . 0/0 . 1cmgcmgcmggG2 计算原始地层压力计算原始地层压力油藏压力方程的作用油藏压力方程的作用2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义253 判断压力系统判断压力系统PDDP油藏压力方程的作用油藏压力方程的作用2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义264 判断出油层位判断出油层位PDiP油藏压力方程的作用油藏压力方程的作用2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义275 确定流体界面确定流体界面gPPD)(oww0o0cDGPP

15、Poo0opDDGPPPww0wpopww0o0cGGPPD油藏压力方程的作用油藏压力方程的作用2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义28cPdPsPwS101WOC2WOCFWLow+ow油藏压力方程的作用油藏压力方程的作用2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义29wocPPPgDPPDGPDGPP)()(wo0w0opw0wpo0occPwPoPPD1WOC2WOCFWLow+ow油藏压力方程的作用油藏压力方程的作用2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义30gPPDP)(, 0oww0o0FWLcgPPPDPP)(,owctw0o01WOCctcgPPPDPP

16、)(,owcdw0o02WOCcdc油水过渡带高度为：油水过渡带高度为：gPPh)(owcdct任意油水界面高度：任意油水界面高度：gPPP)(Dowcw0o0WOC油藏压力方程的作用油藏压力方程的作用2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义31油水界面倾斜原因分析油水界面倾斜原因分析cPdPcPdPcPdPcPdP2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义32ghPPwwAwCghPPPooAoBwBwAoAPP wBoBPP ghPPP)(owwBwCtan)(woowgkLghkLPkVA、B两点两点:C点压力点压力:B点压力点压力:C、B点点压差压差:CVABhoilhL

17、以前人们对油水界面倾斜原因的分析以前人们对油水界面倾斜原因的分析2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义33tanwogkV2 . 0,cm/g4 . 0,D5 . 03wokd/m002. 0V维持该速度维持该速度: 1km2地面露头日注水量地面露头日注水量2000m3类似类似“天池天池”的水源，或年的水源，或年720mm以上的稳定降雨以上的稳定降雨量量存在泉水形式的出口。存在泉水形式的出口。2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义341. 多井方法多井方法DPDGPPP0i2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义352. 静压梯度法静压梯度法 静止状态下，对井筒的压

18、力进行逐点测试。在未开静止状态下，对井筒的压力进行逐点测试。在未开发前的第一口油井中使用。发前的第一口油井中使用。DP(假设井筒中没有积水假设井筒中没有积水)2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义363. 流体密度法流体密度法PDDGPPpoo0oDGPPpww0w斜率斜率poG井底深度井底深度oD处压力处压力Pwi为原始地层压力为原始地层压力Poio0P2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义37深度与海拔深度与海拔将深度换算成海拔高度：将深度换算成海拔高度：HHD0HGPPP0i补心高补心高补心面补心面地面地面海平面海平面H HD DH H0 02021-7-6油藏工程原

19、理油藏工程原理讲义讲义38DTDGTTT0i油井静止状态下测到的井筒温度。油井静止状态下测到的井筒温度。一、静温一、静温2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义39DTDT变温带变温带恒温带恒温带恒温带恒温带不同季节不同季节2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义40矿场实测静温资料演示矿场实测静温资料演示下面是某气田一口气井投产前实测静温数据下面是某气田一口气井投产前实测静温数据海拔温度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点序备注2021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义41矿场实测静温资料演示矿场实测静温资料演示-3000-2000-1000010000204060801002021-7-6油藏工程原理油藏工程原理讲义讲义42DTDGTTT0iDGTTTff0f油井流动