石油工程概论2012(2-3)

1、课程回顾课程回顾第一章：绪论第一章：绪论饱和压力，溶解气油比（饱和压力，溶解气油比（RsRs）、体积系数（、体积系数（Bo）、压缩系数（）、压缩系数（Co）、）、粘度（粘度（）、体积系数（、体积系数（Bg） 、天然气压缩系数（、天然气压缩系数（Cg）、粘度（）、粘度（）第二章：油藏流体与岩石高压物性第二章：油藏流体与岩石高压物性体积系数（体积系数（Bw）、压缩系数（）、压缩系数（Cw）、粘度（）、粘度（）孔隙度孔隙度、饱和度、渗透率、岩石压缩系数、各种压力概念、饱和度、渗透率、岩石压缩系数、各种压力概念本章内容本章内容第一节第一节 油藏流体物理性质油藏流体物理性质v高温高压，且石油中溶解有大量

2、的烃类气体；高温高压，且石油中溶解有大量的烃类气体； v随温度、压力的变化，油藏流体的物理性质也会发生变化。随温度、压力的变化，油藏流体的物理性质也会发生变化。 同时会出现原油脱气、析蜡、地层水析盐或气体溶解等相态同时会出现原油脱气、析蜡、地层水析盐或气体溶解等相态 转化现象。转化现象。v烃类流体的密度小，比水轻。烃类流体的密度小，比水轻。油藏油藏(reservoir）储集流体的岩石储集流体的岩石(rock)储集其中的流体储集其中的流体(fluid)一、油气的相态一、油气的相态相态：相态：物质在一定条件（物质在一定条件（温度和压力温度和压力）下所处的状态。）下所处的状态。相：相：某一体系或系统

3、中具有相同成分、相同物理、化学性质的均匀物质部分。某一体系或系统中具有相同成分、相同物理、化学性质的均匀物质部分。油藏烃类一般有油藏烃类一般有气气、液液、固固三相。三相。第一节第一节 油藏流体物理性质油藏流体物理性质二、油气化学组成二、油气化学组成1、天然气的组成、天然气的组成 石蜡族低分子饱和烷烃石蜡族低分子饱和烷烃 (alkane)（主要）（主要）CH4 非烃气体（少量）非烃气体（少量）H2SH2ON2COCO2C2H6C3H8C4H10C5惰性气体惰性气体(inert gas ): He、Ar凝析气凝析气 (condensate gas):具有反凝析作用能形成凝析油的气田气具有反凝析作用

4、能形成凝析油的气田气油藏气油藏气 (gas of oil reservoir):又叫油田气又叫油田气,伴生气伴生气,溶解或气顶中的气溶解或气顶中的气气藏气气藏气 (gas of gas reservoir):又叫气田气又叫气田气,单独聚集成气藏单独聚集成气藏2、天然气的分类、天然气的分类干气干气 （CH498%）湿气（富气）湿气（富气） （CH450%，汽油蒸气），汽油蒸气） 酸气酸气1g/m3净气净气1。第一节第一节 油藏流体物理性质油藏流体物理性质4、体积系数（、体积系数（Bo）(2)影响因素分析影响因素分析2、油藏温油藏温度度T ，Bo 3、 油藏压油藏压力力P , Bo当当PPb时，时

5、，P , Bo 当当PPb时，P , o 当P1实际气体较理想气体难压缩Z=1实际气体成为理想气体Z1实际气体较理想气体易压缩 天然气压缩因子，可根据天然气组成和所处温度、压力条件查相应图版获得。第一节 油藏流体物理性质拟对比压力PPr：拟对比温度TPr：pcprppppcPrTTT天然气在油藏条件下的体积V与其在地面标准状态（20，1.013105Pa）下的体积V0之比，单位，m3/m3。ggVBV四、天然气高压物性2、体积系数（Bg）等温条件下单位体积气体随压力变化率。1()gTVCVP 3、天然气压缩系数（Cg）第一节 油藏流体物理性质四、天然气高压物性4、粘度（）低压条件下大气压下天然

6、气的粘度曲线气体的粘度随温度的增加而增加；气体的粘度随气体分子量的增大而减小；低压范围内，气体的粘度几乎与压力无关第一节 油藏流体物理性质高压条件下气体的粘度随压力的增加而增加； 在高压下，气体密度变大，气体分子间的相互作用力起主要作用，气体层间产生单位速度梯度所需的层面剪切应力很大。气体的粘度随温度的增加而减小；气体的粘度随气体分子量的增加而增加。高压下，气体的粘度具有类似于液体粘度的特点。四、天然气高压物性4、粘度（）第一节 油藏流体物理性质 地层水是指处于油藏边部和底部的边水和底水、层间水及与油共存的束缚水等。五、地层水高压物性地层水矿化度地层水矿化度：单位体积地层水中所含各种离子、分子

7、、盐类、胶体的总含量，称为地层水矿化度，以mg/L或mol/L表示。地层水分类：地层水分类：石油工业通常采用苏林分类法将水分为CaCl2、MgCl2、NaHCO3和Na2SO4四种类型；地层水硬度：地层水硬度： 地层水硬度是指地层水中所含Ca2+、Mg2+的量。通常以1L地层水中含10mg的CaO或7.2mg的MgO为一度。第一节 油藏流体物理性质1、基本参数2、体积系数（BW） 指地层水在地层条件下的体积与其在地面条件下体积之比。第一节 油藏流体物理性质3、压缩系数（Cw）等温条件下单位体积气体随压力变化率。通常在3.710-4510-4MPa-1之间变化。4、粘度（） 地层水粘度：指地层水

8、流动时内摩擦阻力的大小，单位：mPa.s或cp（厘泊 ）。 复习提要复习提要2 2、体积系数（、体积系数（B Bo o）3 3、压缩系数（、压缩系数（C Co o）4 4、粘度（、粘度（）1 1、溶解气油比（、溶解气油比（RsRs）2 2、体积系数（、体积系数（BgBg）3 3、天然气压缩系数（、天然气压缩系数（CgCg）4 4、粘度（、粘度（）1 1、体积系数（、体积系数（B BW W） 2 2、压缩系数（、压缩系数（C Cw w）3 3、粘度、粘度储集油气的岩石(rock)储集其中的流体(fluid)第二节 油藏岩石物理性质 当只存在一种孔隙结构时称为单纯介质。同时存在两种或三种孔隙结构，

9、称为双重介质或三重介质。岩石结构孔隙pore裂缝fracture储集空间渗流通道溶洞cavern为油气提供孔隙度porosity渗透率permeability一、油藏岩石孔隙度1、体积组成总体积二、油藏岩石物理性质 2、孔隙度 （ ）是指岩石中孔隙体积与岩石总体积的比值。第二节 油藏岩石物理性质3、岩石孔隙度的分类储层岩石(砂岩)孔隙度评价矿场资料和文献上不特别标明的孔隙度均指有效孔隙度。绝对孔隙度（ ）a绝对孔隙度（ ）a总孔隙体积Va与岩石总体积Vb的比值%)100(baaVV有效孔隙度（ ）e有效孔隙度（ ）e流动孔隙度（ ）f流动孔隙度（ ）f有效孔隙体积Ve与岩石总体积Vb的比值%)

10、100(beeVV可流动的孔隙体积Vf与岩石总体积Vb的比值%)100(bffVV大小大小4、碳酸盐岩孔隙度碳酸盐岩一般是有原生孔隙（基质孔隙）和次生孔隙（裂缝或溶洞）构成的双重孔隙系统，因此，为研究方便，常将碳酸盐岩的孔隙度用原生孔隙度和次生孔隙度两部分表示：第二节 油藏岩石物理性质fptf 次生孔隙度(裂缝或孔洞孔隙度),小数。p 原生孔隙度,小数；t 总孔隙度,小数；二、油藏岩石流体饱和度 油层孔隙里含油（水、气）的体积与孔隙体积的比值。是计算油田储量的重要数据。含油饱和度越大，说明地层中含油越多。toPooVVVVStwpwwVVVVStgpggVVVVS1gwoSSS1、油藏含油（水

11、、气）饱和度So、Sw、Sg分别为油、气、水的饱和度；Vo、Vw、Vg分别为油、气、水的体积；Vp、Vt分别为孔隙体积和岩石总体积；第二节 油藏岩石物理性质二、油藏岩石流体饱和度是指分布和残存在岩石颗粒接触处角隅和微细孔隙中或吸附在岩石骨架颗粒表面，不可流动的水，称为束缚水。2、束缚水饱和度（Swi) 第二节 油藏岩石物理性质3、束缚水饱和度影响因素分析：岩石的孔隙结构岩石中泥质含量岩石的润湿性岩石孔隙小，连通性差，束缚水饱和度大。随岩石亲水性的增强，束缚水饱和度增加。泥质含量增加，束缚水饱和度增大。4、残余含油饱和度（5、剩余油饱和度二、油藏岩石流体饱和度第二节 油藏岩石物理性质二、油藏岩石

12、流体饱和度第二节 油藏岩石物理性质6、储层岩石的流体饱和度测量油层物理方法油层物理方法测井方法测井方法经验统计公式或经验图版法经验统计公式或经验图版法常规岩心分析方法常规岩心分析方法专项岩心分析方法专项岩心分析方法岩石的渗透性：在一定的压差作用下，储层岩石让流体在其中流动的性质。其大小用渗透率(permeability)表示。三、油藏岩石渗透率第二节 油藏岩石物理性质1、绝对渗透率：指单相流体在多孔介质中流动，不与之发生物理化学作用的 渗透率。绝对渗透率是油藏岩石本身固有的特性参数，其大小只取决于岩石本身，而与实验流体无关。2、有效渗透率：当岩石中有两种以上流体共存时，岩石对某一相流体的通过能

13、力，又称相渗透率。有效渗透率不仅与岩石本身性质有关，而且与流体性质及其数量比例有关。owgKKKK3、相对渗透率：当岩石中有多种流体共存时，每一种流体的有效渗透率与 绝对渗透率的比值，以小数或百分数表示。KKKlrl1 rgrwroKKK三、油藏岩石渗透率第二节 油藏岩石物理性质4、相对渗透率曲线(1)定义：相对渗透率与流体饱和度关系曲线(2)典型的相对渗透率曲线油水相对渗透率A区： SwSwi；B区： SwiSw1-Sor；C区： Sw1-Sor；1 rwroKK第二节 油藏岩石物理性质(3)相对渗透率曲线的应用预测水驱油藏的最终采收率最终采收率地质储量可采储量oioroiSSS 计算含水率

14、owwwQQQf=LPAKLPAKLPAKoowwwwrwroowKK11=orowrwwrwKKK第二节 油藏岩石物理性质1、达西定律(Darcys law)三、油藏岩石渗透率LPAKQQ通过砂层的渗流流量，cm3/s；K砂层渗透率，它反映液体渗过砂层的通过能力，m2；A渗流横截面积，cm2；P两渗流面截间的折算压力差，大气压；液体粘度，mPas；L两渗流截面间的距离，cm。第二节 油藏岩石物理性质适用条件：适用条件：（1）流体必须为牛顿流体；）流体必须为牛顿流体；（2）渗流速度必须在适当范围；）渗流速度必须在适当范围；1856年、法国水利工程师享利达西1、达西定律(Darcys law)第

15、二节 油藏岩石物理性质高速非达西：高速非达西：当渗流速度增加到当渗流速度增加到一定值一定值后，除粘滞力外，还会产生惯性阻力，后，除粘滞力外，还会产生惯性阻力，此时，流量与压差不是线性关系。此时，流量与压差不是线性关系。低速非达西：低速非达西：在低速渗流时，由于流体和岩石之在低速渗流时，由于流体和岩石之间存在吸附作用，或在粘度矿物表面形成水化膜，间存在吸附作用，或在粘度矿物表面形成水化膜，流量与压差不是线性关系。流量与压差不是线性关系。当压力梯度很低时，流体不发生流动，因而存在当压力梯度很低时，流体不发生流动，因而存在一个启动压力梯度。一个启动压力梯度。235 .17KRe临界流速：临界流速：R

16、 Re e雷诺数；雷诺数；K K砂层渗透率，砂层渗透率， m m2 2；流体密度，流体密度，g/cmg/cm3 3；vv渗流速度，渗流速度，cm/scm/s；流体粘度，流体粘度，mPamPa s s；孔隙度，小数。孔隙度，小数。达西定律一般形式xDgxpAkkqooorooxDgxpAkkqwwwrwwxDgxpAkkqgggrgg多相流第二节 油藏岩石物理性质1、沉积作用对渗透率的影响砂岩的粒度分布范围越广，颗粒分选性越差，胶结物质含量越多，其渗透率就越低。(1)岩石结构和构造特征对渗透率的影响四、油层渗透率影响因素第二节 油藏岩石物理性质(2)岩石孔隙结构对渗透率的影响2、成岩作用对岩石渗

17、透率的影响主要表现为压实作用，胶结作用和溶蚀作用等方面3、构造(地应力)作用对渗透率的影响储层岩石在地下应力场的作用下，会形成断裂和微裂缝，裂缝对岩石渗透率的影响是巨大的：第二节 油藏岩石物理性质四、油层渗透率影响因素4、流体岩石系统的相互作用对渗透率的影响 流体和岩石接触以后或多或少地发生物理和化学作用，从而使得渗透率下降。五、油藏岩石压缩系数 1、油藏岩石压缩系数 第二节 油藏岩石物理性质 油藏岩石压缩系数一般在（12）10-4MPa-1。TprrPVVC1油藏压力每变化单位压降时，油藏岩石内孔隙体积的变化率。通常用Cr来表示：2、油藏综合压缩系数 指油藏岩石压缩系数和油藏流体压缩系数之和。通常用C来表示：wwggoofLftSCSCSCCCCC 岩石孔隙的总内表面积与岩石外表体积之比。是表示岩石骨架分散性的参数。比表面大是多孔介质的重要特性。六、油藏岩石比表面特征 第二节 油藏岩石物理性质正是因为多孔介质具有：结构复杂和比表面大这两大特性，决定了流体在其中渗流特点：渗流阻力大，渗流速度缓慢。七、结构特征结构复杂是多孔介质的基本特性。组成岩石的颗粒大小、形状、表面粗糙程度以及胶结程度的变化都