油层物理学(复习)

1、油油 层层 物物 理理 学学油层岩石流体骨架孔隙空间（孔隙、喉道、孔隙类型、孔隙结构）（定义、分类，测定）K（定义、单位、达西定律、滑脱效应、测定）、K关系影响因素其他性质分布（Si）状态（相图）流体类别气油水Z，Bg，Cg，g，g，gRs，Ps，Co，Bo，Eo，Bt等了解油油 层层 物物 理理 学学饱和多相流体时岩石的物理性质1、表面张力、表面能：形成条件、相关概念、影响因素，测定方法2、润湿性：A，润湿滞后，斑状润湿，测定方法3、毛管压力：概念，计算公式，测定方法，毛管压力曲线的绘制与分析，H50的应用，孔吼分布特征参数的求取4、相对渗透率：定义、表示方法，与绝对渗透率的区别，曲线绘制与

2、分析，流度比，产水率，影响因素，测定方法，应用第一章 储油气岩石的物理性质 了解储层岩石的孔隙空间与孔隙结构的概念，掌握孔隙结构的研究手段；深入理解储层孔隙结构的特征，以及表征孔隙结构的参数性质。 明确表征油藏储层岩石物理性质的参数特征，熟练掌握孔隙度、渗透率、流体饱和度，以及比表面的概念及其研究方法。 了解影响储集岩物理性质的地质因素；掌握、熟悉储集岩孔隙度、渗透率、饱和度的测定方法及原理,掌握达西方程的应用条件及范围。主要教学内容及要求主要教学内容及要求 第一节第一节 储集岩的孔隙空间和孔隙类型储集岩的孔隙空间和孔隙类型 一、一、 储集岩的孔隙空间和孔隙结构储集岩的孔隙空间和孔隙结构 孔隙

3、空间孔隙空间： 岩石中未被矿物颗粒、胶结物或其它固体物质填集的空间。 孔隙空间是由孔隙和喉道孔隙空间是由孔隙和喉道构成构成。孔隙：孔隙：岩石颗粒包围着的较大空间。喉道：两个颗粒间连通的狭窄部分。 孔隙结构：储集岩所具有的孔隙和喉道的几孔隙结构：储集岩所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小分布及相互连通关系。何形状、大小分布及相互连通关系。 碳酸盐储集岩由于溶洞、裂缝及次生孔隙发育，其孔隙结构：储集岩所具有的孔、洞、缝的大孔隙结构：储集岩所具有的孔、洞、缝的大小、形状和相互连通关系。小、形状和相互连通关系。第一节第一节 储集岩的孔隙空间和孔隙类型储集岩的孔隙空间和孔隙类型 一、一、 储集岩的孔隙空间

4、和孔隙结构储集岩的孔隙空间和孔隙结构 砂岩储集岩的孔隙类型砂岩储集岩的孔隙类型 粒间孔、溶蚀孔、微孔隙和裂隙。粒间孔、溶蚀孔、微孔隙和裂隙。 粒间孔：粒间孔：砂岩中主要和普遍的孔隙类型。以此为主的岩石，砂岩中主要和普遍的孔隙类型。以此为主的岩石，通常孔喉大、渗透性好。经历成岩作用会有变化。通常孔喉大、渗透性好。经历成岩作用会有变化。溶蚀孔：溶蚀孔：岩石中易溶物质（如碳酸盐、长石、硫酸盐等矿物）岩石中易溶物质（如碳酸盐、长石、硫酸盐等矿物）的溶解形成，其类型与溶蚀组分密切相关。具溶蚀孔隙的砂的溶解形成，其类型与溶蚀组分密切相关。具溶蚀孔隙的砂岩储集性变化大，主要取决于溶蚀孔隙和喉道的大小、分布岩

5、储集性变化大，主要取决于溶蚀孔隙和喉道的大小、分布以及连通性；孤立的溶孔不会改善渗透能力。以及连通性；孤立的溶孔不会改善渗透能力。微孔隙：微孔隙：粘土矿物间、杂基内有大量的微孔隙。其特征常常粘土矿物间、杂基内有大量的微孔隙。其特征常常是高比面、小孔径；低渗透性和高含水饱和度。是高比面、小孔径；低渗透性和高含水饱和度。裂隙：裂隙：对储集空间的贡献一般不大，但它将提高任何一种储对储集空间的贡献一般不大，但它将提高任何一种储集岩的渗滤能力。集岩的渗滤能力。储集岩孔隙空间和孔隙结构的研究方法储集岩孔隙空间和孔隙结构的研究方法 （1 1）水银注入法（毛管压力曲线）水银注入法（毛管压力曲线）l根据水银克服

6、岩石孔隙喉道的毛细管阻力来测定岩石的孔喉根据水银克服岩石孔隙喉道的毛细管阻力来测定岩石的孔喉大小分布的方法。具有快速、准确的优点。所测得的毛管压大小分布的方法。具有快速、准确的优点。所测得的毛管压力力水银饱和度关系曲线可以定量反映储集岩的孔隙喉道的水银饱和度关系曲线可以定量反映储集岩的孔隙喉道的大小分布。大小分布。 （2 2）铸体薄片法）铸体薄片法l将染色树脂注入到被洗净和抽空的岩心孔隙内，待树脂凝固将染色树脂注入到被洗净和抽空的岩心孔隙内，待树脂凝固后，再将岩心切片放在显微镜下观察。其中带色的树脂部分后，再将岩心切片放在显微镜下观察。其中带色的树脂部分代表岩石二维空间的孔隙结构状态，可以很方

7、便地直接观察代表岩石二维空间的孔隙结构状态，可以很方便地直接观察到岩石薄片中的面孔率、孔隙、喉道及孔喉配位数等。到岩石薄片中的面孔率、孔隙、喉道及孔喉配位数等。 （3 3）扫描电镜法）扫描电镜法l扫描电镜能够清楚地观察到储层岩石的主要孔隙类型：粒扫描电镜能够清楚地观察到储层岩石的主要孔隙类型：粒间孔、微孔隙、喉道类型和测定出孔喉半径等参数。间孔、微孔隙、喉道类型和测定出孔喉半径等参数。 （4 4）复制孔隙）复制孔隙- -喉道喉道l将伍德合金（或者树脂）注入岩石孔隙空间中后，将岩石将伍德合金（或者树脂）注入岩石孔隙空间中后，将岩石基质全部溶蚀，所留下的孔隙基质全部溶蚀，所留下的孔隙- -喉道骨架

8、再用一种透明塑喉道骨架再用一种透明塑料将其包裹。这种透明塑料即代表岩石部分。然后再进行料将其包裹。这种透明塑料即代表岩石部分。然后再进行立体观察孔隙空间结构的直观模型。立体观察孔隙空间结构的直观模型。储集岩孔隙空间和孔隙结构的研究方法储集岩孔隙空间和孔隙结构的研究方法 p按孔隙空间形态及其储渗特征划分的孔隙度概念：按孔隙空间形态及其储渗特征划分的孔隙度概念：绝对孔隙度绝对孔隙度：指岩石中所有未被碎屑物质或填隙物充指岩石中所有未被碎屑物质或填隙物充填的空间与岩石总体积之比。填的空间与岩石总体积之比。连通孔隙度：连通孔隙度：指岩石中相互连通的孔隙体积与岩石总指岩石中相互连通的孔隙体积与岩石总体积之

9、比。体积之比。流动孔隙度：流动孔隙度：指岩石中能够在一般生产压差下流动的指岩石中能够在一般生产压差下流动的那一部份液体体积与岩石总体积之比。可随压差或流那一部份液体体积与岩石总体积之比。可随压差或流体性质不同而改变。体性质不同而改变。有效有效( (含烃含烃) )孔隙度孔隙度：指岩石孔隙中烃类体积与岩石总指岩石孔隙中烃类体积与岩石总体积之比。它仅是连通孔隙度中含烃类的那一部分。体积之比。它仅是连通孔隙度中含烃类的那一部分。第二节第二节 储集岩的孔隙度储集岩的孔隙度 在确定孔隙度时，只要求得岩石总体积、固体部份(颗粒及胶结物)的体积以及孔隙体积这三个参数中的两个，就能根据公式计算出孔隙度值。 1.

10、 样品总体积的测定样品总体积的测定1）封蜡法 2）水银体积泵法 3）测量岩样尺寸孔隙度的测定方法孔隙度的测定方法 2. 样品固体体积的测定样品固体体积的测定1）比重瓶法 2）气体压缩法 3）浸没称重法3.样品孔隙体积的测定样品孔隙体积的测定1）饱和流体法 2）气体膨胀法第二节第二节 储集岩的孔隙度储集岩的孔隙度 目前测定孔隙度方法主要有以下两种：饱和煤油法饱和煤油法 气体法气体法 饱和煤油法饱和煤油法 1. 制样，编号，抽提，烘干，将岩样捆一根细铜丝，称岩样在空气中重量G1;4. 将饱和煤油的岩样浸泡在煤油中称岩样在煤油中重量G3，实验结束2. 将岩样放入抽真空装置中抽真空，在真空状态下充分注

11、入煤油；3. 将饱和煤油的岩样在空气中称其重量G2;%1003212GGGG孔隙度的测定方法孔隙度的测定方法 第二节第二节 储集岩的孔隙度储集岩的孔隙度 孔隙度的测定方法孔隙度的测定方法 原理：根据 P1V1/T1P2V2/T2 实验时为恒温 T1T2 则 P1V1P2V2 气体法气体法1. 将标准室的压力稳定在Po后关闭阀门5，再开启阀门6待压力稳定后读出此时压力P1；2. 将岩样放入岩样测量室后关闭阀门7、6，开启阀门5待压力达到P1稳定后关闭阀门5；3. 再开启 阀门6，待压力稳定后确定此时的压力P2,实验结束 第二节第二节 储集岩的孔隙度储集岩的孔隙度 有效应力下的孔隙度有效应力下的孔

12、隙度 沉积岩的孔隙度是压实程度的函数，压实的作用力是岩石埋藏最大深度的函数。 某一深度D取得岩心时，岩心所承受的上覆岩层的压力为： 式中D：样品的实际深度，m；：样品深度以上岩层的平均密度，gcm3；PR：样品深度处地层流体的压力，MPa；pe：样品所承受的有效上覆压力，MPa。 第二节第二节 储集岩的孔隙度储集岩的孔隙度 平均孔隙度的确定方法平均孔隙度的确定方法 （1 1）分布频率计算法）分布频率计算法 油层段等间隔取样分析，以孔隙度油层段等间隔取样分析，以孔隙度值等间距分组，以各组样品数占总样品值等间距分组，以各组样品数占总样品数的百分比为频率；以累计频率与孔隙数的百分比为频率；以累计频率

13、与孔隙度作分布曲线，取度作分布曲线，取50%50%对应值。对应值。1.1.单井平均孔隙度的确定方法单井平均孔隙度的确定方法2. 2. 油层的平均孔隙度油层的平均孔隙度 孔隙度频率分布与累积频率分布曲线孔隙度频率分布与累积频率分布曲线（2 2）厚度加权平均法）厚度加权平均法SSnjjj1niiniiihh11第二节第二节 储集岩的孔隙度储集岩的孔隙度 影响岩石孔隙度大小的因素影响岩石孔隙度大小的因素p碎屑岩碎屑岩1.1.岩石的矿物成份（成分比例、抗风化性、稳岩石的矿物成份（成分比例、抗风化性、稳定性、颗粒形状）定性、颗粒形状）2.2.粒度和分选性粒度和分选性3.3.胶结物含量、成分及胶结类型胶结

14、物含量、成分及胶结类型4.4.埋藏深度埋藏深度p碳酸盐岩（受成岩后生变化影响大）碳酸盐岩（受成岩后生变化影响大）l白云岩化白云岩化l重结晶作用重结晶作用l溶解作用溶解作用l裂缝裂缝第二节第二节 储集岩的孔隙度储集岩的孔隙度 应用单向流达西定律时应满足以下假设条件：应用单向流达西定律时应满足以下假设条件：1、流体为单向流动；2、岩石为一种流体饱和；3、流体呈线性流动（层流）；4、流体与岩石不发生任何物化反应。 达西的定义：达西的定义：岩石允许粘度为1厘泊的流体，岩样长度为1厘米，在压差为0.1MPa(kg/cm2)的作用下，通过岩样横截面积为1平方厘米，出口端流量为1立方厘米/秒，此时岩样的渗透

15、率为1达西。渗透率 K：在压力作用下，岩石允许其孔隙中所含流体 的流动能力。第三节第三节 储集岩的渗透率储集岩的渗透率 稀薄气体理论： 当压力很低时，气体分子相互碰撞而导致的内摩擦趋于消失，气体流动主要是受到分子与管壁那部分碰撞的影响。此时，所出现的分子流动与粘滞流动无关，粘滞系数已不再具有意义。图1-3-5 气体“滑脱效应”示意图气体在小孔道中呈匀速流动，而液体则不然，在孔道中心的液体分子比靠近孔壁表面的分子流速要高。对比气体和流体流动，气体在孔道中的流动特征称之为气体在管壁上的滑脱滑脱现象现象。亦称为克林贝格效应克林贝格效应(Klinkenberg effect)。 滑脱效应（滑脱效应（K

16、linkenbergKlinkenberg效应）效应）第三节第三节 储集岩的渗透率储集岩的渗透率 五、渗透率的测定方法（气体测定法）原理原理 ：岩石在一定的压差下 允许流体通过的能力。1、将抽提、烘干的岩样制成长约3厘米，直径约为22.5厘米的圆柱体，两端切平，编号，测量岩样直径、长度、Po、；2、将岩样放入岩心夹持器并密封岩样，逐步提高进口压力，待压力稳定后记录该压力下出口端流量；3、改变四个压力点，记录各压力稳定后该压力下岩样出口端流量；4、测试完四个压力下岩样的流量后即可结束实验。关闭进口压力后再关闭围限压力，实验结束。测试步骤：参数单位：略第三节第三节 储集岩的渗透率储集岩的渗透率 孔

17、隙度与渗透率一般呈正相关关系，影响孔隙度大孔隙度与渗透率一般呈正相关关系，影响孔隙度大小的因素同样也要影响渗透率。小的因素同样也要影响渗透率。1 1碎屑成份及粒度大小碎屑成份及粒度大小 颗粒的堆积方式与碎屑成份、粒度大小以及沉积过程。颗粒的堆积方式与碎屑成份、粒度大小以及沉积过程。2 2岩石构造岩石构造 各种层理对渗透率影响较大；沉积时颗粒排列方式。各种层理对渗透率影响较大；沉积时颗粒排列方式。3 3裂缝的作用裂缝的作用 在影响渗透率的诸多地质因素中，裂缝起着重要作用。在影响渗透率的诸多地质因素中，裂缝起着重要作用。微细的构造裂缝的发育与岩性有比较密切的关系，岩性微细的构造裂缝的发育与岩性有比

18、较密切的关系，岩性越脆，则裂缝越发育。越脆，则裂缝越发育。 裂缝的发育与构造有关，不同类型的构造上，裂缝裂缝的发育与构造有关，不同类型的构造上，裂缝具有不同的情况，裂缝是发育在倾斜变化率最大的部位。具有不同的情况，裂缝是发育在倾斜变化率最大的部位。第三节第三节 储集岩的渗透率储集岩的渗透率 流体饱和度S:某种流体在岩石孔隙中所占据的孔隙体积百分数。1. 原始含油、气、水饱和度原始含油、气、水饱和度S Soioi 、S Sgi gi 、S Swiwi 指在指在油藏投入开发之前油藏投入开发之前，油藏中处于原始地层压力和温度油藏中处于原始地层压力和温度条件下条件下油、气、水油、气、水的体积占岩石孔隙

19、体积的百分数。的体积占岩石孔隙体积的百分数。获取方法：油藏第一批探井取心测试。获取方法：油藏第一批探井取心测试。2、平均含油、气、水饱和度、平均含油、气、水饱和度:规定的符号为、。规定的符号为、。油气藏中平均饱和度可分为油气藏平面和纵向的平均饱和度。平均饱油气藏中平均饱和度可分为油气藏平面和纵向的平均饱和度。平均饱和度有时间概念。和度有时间概念。oSwSgS3 3、残余油、气饱和度：、残余油、气饱和度： 规定的符号为规定的符号为SorSor、SgrSgr。开发过程中，随着油气的采出油气藏能量不断下降，最终进入衰竭期，开发过程中，随着油气的采出油气藏能量不断下降，最终进入衰竭期，达到某一经济极限

20、时，残留在油气藏中的油气饱和度。达到某一经济极限时，残留在油气藏中的油气饱和度。 第四节第四节 储集岩的油气水饱和度储集岩的油气水饱和度 4 4、束缚水饱和度：、束缚水饱和度： 规定的符号为Swi。油气层上部岩石孔隙中未被最大油气浮力排出的水，称为束缚水饱和度。在勘探和开发中为了方便起见，定义束缚水饱和度为“油层过渡带上部产纯油或纯油层过渡带上部产纯油或纯气部份中岩石孔隙中的水饱和度，称为束缚水饱和度。气部份中岩石孔隙中的水饱和度，称为束缚水饱和度。” 不同的油气藏，因其岩石和流体性质不同，油气运移条件的差异，因而束缚水饱和度亦相差很大。或岩石孔隙中不可再降低的含水饱和度。岩石孔隙中不可再降低

21、的含水饱和度。5.5.可动油、气、水饱和度：可动油、气、水饱和度：规定的符号为So、g、w。孔隙中油、气、水体积中在油田开发所具有的压差下，可以流动的油、气、水体积占孔隙体积百分数。流体饱和度S:某种流体在岩石孔隙中所占据的孔隙体积百分数。第四节第四节 储集岩的油气水饱和度储集岩的油气水饱和度 饱和度的测定方法确定饱和度的方法有常规实验室、特殊岩心分析法、测井解释方法。1、溶剂抽提法（DeanStark蒸馏）、井场取新鲜样，称重G总，用蜡密封岩样后送实验室；、剥掉蜡壳后将岩样放入样品杯，仪器加温。观察水分捕集器水体积变化及样品杯中有机溶剂颜色；、当水分捕集器水体积不增加，样品杯中有机溶剂颜色为

22、无色透明时，实验结束。在水分捕集器读出Vw;、测试岩样、G岩、Vp，即可计算饱和度;第四节第四节 储集岩的油气水饱和度储集岩的油气水饱和度 饱和度计算：已知：V总、Vp、Vw、G岩owGGGVo岩总%100pwwVVSwogSSS1%100pooVVS优点：1、测试结果精度高，代表性强；2、不损坏岩样，无污染。缺点: 测试时间长。饱和度的测定方法第四节第四节 储集岩的油气水饱和度储集岩的油气水饱和度 2 2、烘干法、烘干法测试步骤：测试步骤：、现场取样，称重G总，送实验室；、实验室放入恒温箱在105C将岩样烘干后称重G岩，测试、Vp；、计算饱和度。饱和度计算：wwGGV岩总%100pwwVVS

23、wgSS1特点：1、简便、快捷；2、适用已知气藏。饱和度的测定方法第四节第四节 储集岩的油气水饱和度储集岩的油气水饱和度 3 3、干馏法、干馏法测试步骤：测试步骤：、确定岩样的孔隙体积Vp，即可计算饱和度。油水体积应校正。、取样、将含有油气水的岩样称重后放入仪器中，加温至105C；、在105C温度下，岩样中水被蒸馏经冷凝后用计量装置计量水的体积Vw，该温度下Vw不再增加时读出Vw；、将仪器温度提高到650C,此时岩样中原油被蒸馏为气体，经冷凝后进入计量装置，当油的体积不再增加时记录Vo；优点：快捷。缺点：误差大。图1-4-6 水校正曲线图1-4-7 油校正曲线饱和度的测定方法第四节第四节 储集

24、岩的油气水饱和度储集岩的油气水饱和度 储集岩石的其它物理性质储集岩石的其它物理性质 定义：是指构成岩石的各种大小不同的颗粒含量，以定义：是指构成岩石的各种大小不同的颗粒含量，以百分数表示。百分数表示。分析方法：筛析、沉降分析法（小于分析方法：筛析、沉降分析法（小于0.0740.053 0.0740.053 mmmm的粒级含量）。也可通过岩石薄片镜下统计。的粒级含量）。也可通过岩石薄片镜下统计。粒度组成的表示：列表、分布曲线。粒度组成的表示：列表、分布曲线。粒度组成的分布曲线粒度组成的分布曲线岩石粒度组成曲线岩石粒度组成曲线 岩石颗粒的粒度组成，可以表征油层岩石粒度的分散程度。砂岩油层粒度的分散

25、程度，亦可用岩石的比面来表示。 S比：单位体积岩石内颗粒的总表面积，或单位体积岩石内总孔隙的内表面积。cm2/cm3储集岩石的其它物理性质储集岩石的其它物理性质 岩石颗粒越细，单位岩石内颗粒数越多，颗粒越多，则比面就大。反之则小。与呈正相关；、与Sb呈负相关 Sb与Swi呈正相关: Sb越小， Swi越小， Sb越大，Swi越大。、与Swi 呈负相关；、与Sw , 无关第二章 储油气层中流体的物理性质 掌握单组份、双组份、多组份烃类相态转换和相图并以气体在原油中溶解与分离为线索，结合等温增压与降压，了解相态的转换性质以及临界区域附近的反常性质。 以气体状态方程式及分子运动学为线索，掌握天然气压

26、缩因子、体积系数、压缩系数、粘度及密度、比重等，掌握这些参数的确定方法。 以天然气在油中的溶解与分离为线索，重点介绍地层条件下原油物性参数的概念，影响因素及确定方法。 了解油层水的物理性质、油层流体的高压物性研究方法、油层流体相态方程。主要教学内容及要求主要教学内容及要求 单组分烃相图单组分烃相图 （P-TP-T图）图）图图2-1-2 单组分烃的相图单组分烃的相图aCaC：饱和蒸汽压线：饱和蒸汽压线 ，代表气液共存的，代表气液共存的pTpT条条件。件。 液相区、气相区。液相区、气相区。C C点：临界点，该点是两相共存的最高温度和压点：临界点，该点是两相共存的最高温度和压力点。力点。C C点的对

27、应的温度和压力分别是临界温度点的对应的温度和压力分别是临界温度（TcTc）和临界压力（）和临界压力（PcPc）。）。Tc:Tc:高于该温度时，无论施加多大压力，气体都高于该温度时，无论施加多大压力，气体都不液化。不液化。Pc:Pc:高于该压力时，无论温度多高，气液不会共高于该压力时，无论温度多高，气液不会共存。存。当压力、温度大于当压力、温度大于C C点时，流体处于一种既不是点时，流体处于一种既不是液态，也不是气态的状态。如云、雾。液态，也不是气态的状态。如云、雾。乙烷（占乙烷（占96.83%摩尔）摩尔）-正庚烷正庚烷的的P-T图图双组分烃相图(包络线图)：aCaC：泡点线；：泡点线；bCbC

28、：露点线；：露点线；等液量线；等液量线；液相区、气相区、两相区。液相区、气相区、两相区。C点：临界点，泡点线和露点线的交点。点：临界凝析压力点，它是两相共存的最高压力点；点：临界凝析温度点，它是两相共存的最高温度点。双组分烃相图双组分烃相图 （P-TP-T图）图）三区：液相区、气相区、气液两相区三区：液相区、气相区、气液两相区三线：泡点线、露点线、气液等条件线三线：泡点线、露点线、气液等条件线三点：临界点、临界凝析压力点、临界凝析温度点三点：临界点、临界凝析压力点、临界凝析温度点乙烷乙烷-正庚烷具不同的重量组成时的正庚烷具不同的重量组成时的P-T图图影响相图的因素影响相图的因素（组分一定）：（

29、组分一定）：（1）任一混合物的两相区都位于两纯）任一混合物的两相区都位于两纯组分的蒸汽压线之间；组分的蒸汽压线之间；（2）混合物的临界压力高于重组分的）混合物的临界压力高于重组分的临界压力，混合物的临界温度都居于临界压力，混合物的临界温度都居于两个纯组分的临界温度之间；两个纯组分的临界温度之间；（3）临界点偏向组分占优势的一方；）临界点偏向组分占优势的一方；（4）包络线偏向组分含量高的一方；）包络线偏向组分含量高的一方；（5）两组分的分配比例越接近，包络）两组分的分配比例越接近，包络的面积就越大；临界压力也越高的面积就越大；临界压力也越高。双组分烃相图双组分烃相图 （P-TP-T图）图）图图2

30、-1-9 烷烃的双组分临界点轨迹曲线图烷烃的双组分临界点轨迹曲线图影响相图的因素影响相图的因素（不同组分）：（不同组分）：（1）任一两组分组成的相图，都高于纯组分的Pc,组成的分子量相差越大， Pc越高；（2）Tc比组成中轻烃组分的Tc高，比重烃的Tc低；相图的Tc介于两纯组分之间；（3）双组分分子量相差越大，构成的相图其包络线范围最宽；（4）双组分临界点C轨迹随组分性质的差异的增加而有规律的变化。双组分烃相图双组分烃相图 （P-TP-T图）图） 多组分烃体系的多组分烃体系的P-TP-T图图多组分烃体系相图多组分烃体系相图 （P-TP-T图）图）C C点：临界点；点：临界点；p p, ,点：临

31、界凝析压力点；点：临界凝析压力点；T T, ,点：临界凝析温度点。点：临界凝析温度点。aCaC：泡点线；：泡点线；bCbC：露点线；：露点线；虚线：等体积线。虚线：等体积线。液相区、气相区，液相区、气相区，液气两相区，逆行区。液气两相区，逆行区。三点：临界点、临界凝析压力点、临界凝析温度点。三点：临界点、临界凝析压力点、临界凝析温度点。三线三线: :泡点线、露点线、等体积线。泡点线、露点线、等体积线。四区：液相区、气相区，液气两相区，液气逆行区。四区：液相区、气相区，液气两相区，液气逆行区。 多组分烃体系的多组分烃体系的P-TP-T图图l逆行区：图中的阴影部分，逆行指的是与正常变化相反。 等温

32、逆行区：TcTT, 等压逆行区：PcPP,l相变过程分析：等温降压，正常相变为蒸发；当TcTT,等温降压时， A气相B少量液相D液量增加（D为最大值）E液量减少，气量增加F气相BD 气液 等温反凝析DB 液气 等温反蒸发在等压逆行区则有： 等压反凝析 等压反蒸发多组分烃体系相图多组分烃体系相图 （P-TP-T图）图） 多组分烃体系的多组分烃体系的P-T图图l相图的应用相图的应用油气藏类型判断油气藏类型判断方法：在相图中标示地层原始压力方法：在相图中标示地层原始压力和温度。和温度。 J J：未饱和油藏；：未饱和油藏； I I：饱和油藏；：饱和油藏； L L：有气顶的油藏；：有气顶的油藏； F F

33、：气藏；：气藏； A A：凝析气藏（：凝析气藏（ TcTcT TT T, ,） 油气开采过程，类似等温降压过油气开采过程，类似等温降压过程。对于凝析气藏，使液态烃的凝程。对于凝析气藏，使液态烃的凝析不是在地层或井中，而是在地面，析不是在地层或井中，而是在地面，控制压力是十分重要的。控制压力是十分重要的。多组分烃体系相图多组分烃体系相图 （P-TP-T图）图）lZZ压缩因子，修正实际气体与理想气体偏差的系数；压缩因子，修正实际气体与理想气体偏差的系数；l压缩因子的物理意义：给定温度、压力下，实际气体占有的体压缩因子的物理意义：给定温度、压力下，实际气体占有的体积与相同温度和压力下的理想气体所占有

34、的体积之比。积与相同温度和压力下的理想气体所占有的体积之比。理想气体实际气体VVZ l 实际气体分子具有体积，故较理想气体难压缩；而分子间存在实际气体分子具有体积，故较理想气体难压缩；而分子间存在引力又使实际气体较理想气体易于压缩。压缩因子的大小正是引力又使实际气体较理想气体易于压缩。压缩因子的大小正是反映这两个相反因素的综合结果。反映这两个相反因素的综合结果。l Z Z1 1，V V实实V V理理，实际气体较理想气体难于压缩；，实际气体较理想气体难于压缩；l Z Z1 1，V V实实V V理理，实际气体较理想气体容易压缩。，实际气体较理想气体容易压缩。天然气的压缩因子天然气的压缩因子第二节第

35、二节 天然气的物理性质天然气的物理性质图图2-2-1 60条件下，甲烷、乙烷和丙烷的条件下，甲烷、乙烷和丙烷的压缩因子与压力的函数关系图压缩因子与压力的函数关系图l压缩因子不是一个常数，它随气体组成、温度和压力而变化。Z=f(Z=f(组成，组成，p,Tp,T) )l压缩因子须通过室内实验来测定。l一般变化规律:在很低压力下，实际气体与理想气体性质接近。压力开始增大时，Z Z减小，由于气体分子间吸引力作用。压力增大至一定值，Z Z值增大，由于分子间排斥力及分子体积的影响。温度影响的总趋势是温度增加Z Z值增大。由于气体分子的动能加大，削弱了气体分子间的作用力。天然气的压缩因子天然气的压缩因子第二

36、节第二节 天然气的物理性质天然气的物理性质对应状态原理 不同气体，虽然在不同温度、压力下的性质（包括压缩因子）不不同气体，虽然在不同温度、压力下的性质（包括压缩因子）不同，临界参数也不同，但在各自临界点却有共同的特性。如果以临界同，临界参数也不同，但在各自临界点却有共同的特性。如果以临界状态作为描述气体状态的基准点，则状态作为描述气体状态的基准点，则在相同的对比压力在相同的对比压力PrPr、对比温度、对比温度TrTr下下，所有纯烃气体，所有纯烃气体( (包括气体混合物包括气体混合物) )具有相同的内涵性质（压缩因具有相同的内涵性质（压缩因子也相同）。子也相同）。 或所有烃类气体处于相同的对比压

37、力或所有烃类气体处于相同的对比压力PrPr、对比温度、对比温度TrTr时，其内涵时，其内涵性质相等。性质相等。crppp crTTT crVVV 天然气的压缩因子天然气的压缩因子第二节第二节 天然气的物理性质天然气的物理性质天然气压缩因子的确定视临界温度视临界温度Tpc：n1iciipcpypn1iciipcTyT视临界压力视临界压力PpcPpc：确定天然气视对比参数：确定天然气视对比参数：pcprpppPCprTTT视对比温度视对比温度TpcTpc：视对比压力视对比压力PprPpr：根据视对比参数查图根据视对比参数查图226得到得到Z 确定天然气视临界参数：确定天然气视临界参数：Pci-组分

38、i的临界压力，MPa; Tci-组分i的临界温度，K; P -地层压力， MPa; T -地层温度，K(273+t);Ppc-视临界压力，MPa; Tpc-视临界温度，K; Ppr-视对比压力，MPa; Tpr-视临界温度，K；第二节第二节 天然气的物理性质天然气的物理性质天然气的体积系数天然气的体积系数 天然气体积系数Bg：天然气在地层条件下的体积与它在地面标准状况下所占体积的比值。Bg 1第二节第二节 天然气的物理性质天然气的物理性质oogsonRTZVP0oogspnRTZVpZnRTVgZnRTPVg标准条件下：标准条件下：地层条件下：地层条件下：gsggVVB o0ogsgg/PnR

39、TZZnRT/PVVBP(293)t)Z(273PTZT0天然气的压缩率天然气的压缩率等温压缩率（弹性系数）C Cg g：等温条件下，天然气随压力变化的体积变化率。第二节第二节 天然气的物理性质天然气的物理性质根据对应状态理论：根据对应状态理论：crPPP rcPPPrcP1PP设视压缩率Cgr=CgPcTrrrTcccTcggr)PZ(Z1P1)PZ(ZPPPP)PZ(Z1P1PCCcgrPCCg天然气的密度和比重天然气的密度和比重gggVmZRTpMZnRTpmggg地下天然气的密度地下天然气的密度g g：地下单位体积天然气的质量。：地下单位体积天然气的质量。第二节第二节 天然气的物理性质

40、天然气的物理性质天然气的比重天然气的比重g g：同温、同压下天然气的密度与空气密度的比值。：同温、同压下天然气的密度与空气密度的比值。agg28.79MMMgagg天然气的粘度天然气的粘度粘度是气体（或液体）内部摩擦阻力的量度。粘度是气体（或液体）内部摩擦阻力的量度。第二节第二节 天然气的物理性质天然气的物理性质 低压下，气体分子间距离大，分子热运动碰撞是形成气体低压下，气体分子间距离大，分子热运动碰撞是形成气体内摩擦阻力的主要原因，根据气体分子运动论，此时气体粘内摩擦阻力的主要原因，根据气体分子运动论，此时气体粘度遵循以下规律：度遵循以下规律：1 1、PP， g g ， 而而， g g不变，

41、不变， g g与与P P无关；无关；2 2、TT，vv ， g g， T T 与g g 成正比；3 3、M Mg g，分子运动速度减慢，分子运动速度减慢， g g 。在在高压条件下高压条件下，气体分子密，气体分子密度加大，分子间的相互作用度加大，分子间的相互作用力（粘滞力）起主要作用，力（粘滞力）起主要作用，其作用机理与液体类似。其作用机理与液体类似。1 1、PP，g g ， g g与与P P成正比；2 2、TT，g g ， T T 与g g 成反比；3 3、M Mg g，g g。 （高压下）（高压下）天然气的粘度天然气的粘度 其计算过程是： （1）首先根据天然气的视分子量（或天然气比重g）和

42、地层温度从图2-2-17查出0.1MPa时天然气的粘度g1； （2）根据天然气组成摩尔分数算出视临界压力和视临界温度，再根据地层压力和温度算出视对比压力和视对比温度； （3）从图2-2-18查出g/g1。 第二节第二节 天然气的物理性质天然气的物理性质天然气在石油中的溶解天然气在石油中的溶解溶解度溶解度R Rs s( (地层原油的溶解气油比地层原油的溶解气油比):):地层原油在地面脱气后，得到地层原油在地面脱气后，得到1m1m3 3脱气原油时所分离出的气量（标准脱气原油时所分离出的气量（标准m m3 3）。）。第三节第三节 地层原油的物理性质地层原油的物理性质1 1、P PP PPsPs，P,

43、Rs;PP,Rs;PPs,P,RsPs,P,Rs不变；不变；2 2、T T,RsT T,Rs；（饱和蒸气压高，气液共存条件增大）；（饱和蒸气压高，气液共存条件增大）；3 3、组分油、气组成性质愈接近，就愈容易相互溶解，、组分油、气组成性质愈接近，就愈容易相互溶解，RsRs高高 。反之。反之则低。则低。在其它条件都相同时，含在其它条件都相同时，含COCO2 2的天然气在石油中的溶解度相对要的天然气在石油中的溶解度相对要大，而含有大，而含有N N2 2的天然气在石油中的溶解度则会有所下降的天然气在石油中的溶解度则会有所下降影响溶解度的主要因素影响溶解度的主要因素：实验方法：通过地层原油高压实验方法

44、：通过地层原油高压PVT取样，实验室进行一次脱气，计算取样，实验室进行一次脱气，计算脱出的气量求得。脱出的气量求得。脱气方式：接触脱气（一次脱气）脱气方式：接触脱气（一次脱气）和差异脱气（多次脱气）。和差异脱气（多次脱气）。通常一次脱气比级次脱气分离的气量要多通常一次脱气比级次脱气分离的气量要多。天然气从石油中分离天然气从石油中分离愈容易溶解于石油中的气体组分，它从石油中分离出来愈容易溶解于石油中的气体组分，它从石油中分离出来也就愈困难；反之，较难溶于石油中的氮气、甲烷等组分，也就愈困难；反之，较难溶于石油中的氮气、甲烷等组分，就容易从石油中分离出来就容易从石油中分离出来 。第三节第三节 地层

45、原油的物理性质地层原油的物理性质地层原油的饱和压力影响因素：影响因素：温度：饱和压力随温度的升高而增大。温度：饱和压力随温度的升高而增大。 组成：石油的轻组分和天然气的重组分愈多，饱和组成：石油的轻组分和天然气的重组分愈多，饱和压力就愈低；反之愈高。压力就愈低；反之愈高。饱和压力饱和压力Ps: Ps: 油层温度下全部天然气溶解于石油中油层温度下全部天然气溶解于石油中的最小压力；或在油层温度下从石油中开始分离出的最小压力；或在油层温度下从石油中开始分离出第一批气泡的压力。第一批气泡的压力。第三节第三节 地层原油的物理性质地层原油的物理性质地层原油的压缩系数地层原油压缩系数地层原油压缩系数CoCo

46、：一定温度下，单位体积地层石油在压力改变时：一定温度下，单位体积地层石油在压力改变时 的体积变化率；的体积变化率；影响因素：影响因素：压力：压力：P PPs,P,Co Ps,P,Co P PPs,PPs,P, CoCo ；温度：温度：T , Co T , Co ；溶解度：溶解度：Rs, Co Rs, Co ；组成：石油的轻组分愈多，溶解的气量愈多，石油的压缩系数就愈大。组成：石油的轻组分愈多，溶解的气量愈多，石油的压缩系数就愈大。第三节第三节 地层原油的物理性质地层原油的物理性质CoCo不是常数，在一定不是常数，在一定的压力区间，可使用一的压力区间，可使用一个不变的平均压缩系数；个不变的平均压

47、缩系数；)(0102120ppceVV地层原油的体积系数油层条件下若PfPs，只有原油一相存在。若PfPs，则有气顶（游离气）和原油两相存在。1.地层石油的体积系数地层石油的体积系数BoBo（单相）（单相） Bo: Bo: 地下石油体积与其在地面脱气后的体积之比地下石油体积与其在地面脱气后的体积之比。第三节第三节 地层原油的物理性质地层原油的物理性质A.A.Rs Rs ，BoBo ；B. T B. T ，Bo Bo ；C. PC. PPs,P Ps,P ，Bo Bo P PPsPs，P P ，BoBo略略降低降低 P PPsPs，BoBo为最大值；为最大值；D. D. 脱气方式脱气方式计算高于

48、饱和压力下的石计算高于饱和压力下的石油体积系数：油体积系数：)sPi(PoCeBBoso2.2.地层石油的两相体积系数地层石油的两相体积系数B Bt tBt: Bt: 当当P Pf fP Ps s时，地层石油和析出气体的总体积与其地面脱气石油体时，地层石油和析出气体的总体积与其地面脱气石油体积的比值。积的比值。ospgotV)V(VBt第三节第三节 地层原油的物理性质地层原油的物理性质gstsioosgosstsiosgot)BR(RBVB)VR(RVoV)V(VBP=PP=Ps s，R Rst st=R=Rsi si, ,此时此时B Bt t=B=Bo oP=PP=P0 0, R, Rst

49、st=0, R=0, Rsi si-R-Rst st=R=Rsi si B Bt t为最大值为最大值地层原油的密度和比重o : 单位体积地层石油的质量。单位体积地层石油的质量。地层油的密度小于地面油的密度。地层油的密度小于地面油的密度。第三节第三节 地层原油的物理性质地层原油的物理性质1 1、组成：轻组分、组成：轻组分， o o ；2 2、溶解气油比：、溶解气油比：RsRs， o o；4 4、压力、压力: :PPPPPPs s：PP， o o。3、温度、温度: T ， o ；计算压力高于饱和压计算压力高于饱和压力时的地层石油密度力时的地层石油密度oososoBB石油比重石油比重d do o:

50、:石油的密度与相同石油的密度与相同T T和和P P下水的密度之比。下水的密度之比。地层原油的密度和比重第三节第三节 地层原油的物理性质地层原油的物理性质A A、T T ，do do ；B B、PPs: PPPs PPs： PP，RsRs不变，不变，Vo Vo ，do do ；C C、Rs Rs ，do do 。地层石油的粘度粘度是粘性流体在流动过程中内部摩擦而引起的阻力大小的量度粘度是粘性流体在流动过程中内部摩擦而引起的阻力大小的量度。石油粘度石油粘度o o：石油在流动过程中内部的摩擦阻力。：石油在流动过程中内部的摩擦阻力。第三节第三节 地层原油的物理性质地层原油的物理性质a a、组成：原油中

51、重组分、沥青质、胶质、重烃的含量、组成：原油中重组分、沥青质、胶质、重烃的含量 ，o o ；b b、RsRs：Rs Rs ， o o ；c c、T T：T T ， o o ；d d、P: PP: PPsPs，P P ，Rs Rs ， o o P PPsPs，P P ，RsRs为常数，为常数，o o ， o o 用有关图表进行计算。用有关图表进行计算。当地层压力等于当地层压力等于PsPs时，用图时，用图2-3-182-3-18、2-3-192-3-19直接查出地层石油粘度。直接查出地层石油粘度。当地层压力超过饱和压力时，计算粘度可查图当地层压力超过饱和压力时，计算粘度可查图2-3-202-3-2

52、0。查图步骤：查图步骤： o o脱气脱气、T T地层地层 o o脱脱 o o脱脱 、R Rs s osos P PP Ps s时，时， osos、pp（P-PP-Ps s) ) o o第三章 饱和多相流体时岩石的物理性质 以界面上的分子作用力为线索，重点讲解表面张力、润湿作用、选择性润湿、润湿滞后的概念，掌握润湿相概念，了解影响因素，以及流体分布与润湿相的关系。 了解毛细管压力概念，基本表达式及物理意义，了解油层毛细管压力及测试方法，掌握毛细管压力曲线的绘制、有关参数的确定以及应用。 掌握相渗透率、相对渗透率的概念，相对渗透率曲线的绘制，了解相对渗透率中有关参数的确定及物理意义，以及在油藏勘探

53、、开发中的应用，了解相对渗透率的主要测试方法的原理、步骤。主要教学内容及要求主要教学内容及要求 第一节第一节 表面张力，表面能表面张力，表面能一、基本概念界面：互不相溶的两相接触面。界面：互不相溶的两相接触面。 一般将界面、表面混用一般将界面、表面混用。表面：互不相溶的两相接触时，其中一相表面：互不相溶的两相接触时，其中一相 为气相，此时的接触面称作表面。为气相，此时的接触面称作表面。油藏中存在：液固界面 液液界面 气固界面 气水界面 气油界面第一节第一节 表面张力，表面表面张力，表面能能界面：互不相溶的两相接触面。一般将界面、表面混用界面：互不相溶的两相接触面。一般将界面、表面混用。表面：互

54、不相溶的两相接触时，其中一相为气相，此时的接触面表面：互不相溶的两相接触时，其中一相为气相，此时的接触面称作表面。称作表面。刚刚形成的刚刚形成的1cm2表面所带有的功，称为比自由表面能，亦称为表面所带有的功，称为比自由表面能，亦称为表面张力表面张力 ( )。表面张力产生的根本原因是分子间引力。不同分子之间分子引力表面张力产生的根本原因是分子间引力。不同分子之间分子引力的差异，不同物质之间具有不同的表面张力。的差异，不同物质之间具有不同的表面张力。SR影响因素（互不相溶的气液两相）（互不相溶的气液两相）P ，气体分子间距离，气体分子间距离 ，气液密度差，气液密度差 ， ；T ，w w ， g ，

55、气液密度差，气液密度差 ， ； （水原油）（水原油）PP，RsRs变化，使气液密度差变化，变化，使气液密度差变化， 随之变化；随之变化；T T ，分子运动加剧，油水极性差较低，分子运动加剧，油水极性差较低， ；第一节第一节 表面张力，表面表面张力，表面能能分子极性的影响分子极性的影响（液体分子压力越大，其极性越大。）（液体分子压力越大，其极性越大。）极性差大，极性差大，大。极性差大。极性差0 0，两相互溶。，两相互溶。（原油为非极性的，水的极性最大。）（原油为非极性的，水的极性最大。）吸附作用的影响吸附作用的影响正吸附 ， 负吸附 ， 地下流体中都溶解有不同的可溶物质，可溶物质地下流体中都溶解

56、有不同的可溶物质，可溶物质在液体中的溶解浓度有差异。在液体中的溶解浓度有差异。一种情况，可溶物质在界面层中的浓度大于液体一种情况，可溶物质在界面层中的浓度大于液体内部的浓度，另一种情况则相反。内部的浓度，另一种情况则相反。吸附作用：与可溶物质在界面层中的分布有关的现象第一节第一节 表面张力，表面表面张力，表面能能比吸附：每平方厘米界面吸附的可溶物质的克数。界面层中有过剩的多余量，为正吸附。可溶物质为表面活性物质。若相反，则为负吸附。该可溶物质为非表面活性物质。过剩量0，无吸附发生。的测定方法表面张力的测定方法有：表面张力的测定方法有：毛细管上升法、毛细管上升法、液滴重量法、液滴重量法、悬挂液滴

57、（气泡）法、悬挂液滴（气泡）法、液滴（气泡）最大压力法、液滴（气泡）最大压力法、吊板及吊环法等等。吊板及吊环法等等。第一节第一节 表面张力，表面表面张力，表面能能液滴或气体在固体表面的扩散现象称为润湿作用。液滴或气体在固体表面的扩散现象称为润湿作用。当液滴在固体当液滴在固体表面立即扩散，即称为该种液体润湿固体表面；当液滴呈圆珠状，不表面立即扩散，即称为该种液体润湿固体表面；当液滴呈圆珠状，不沿固体表面扩散，则称为该种液体不润湿固体表面。沿固体表面扩散，则称为该种液体不润湿固体表面。第二节第二节 润湿性润湿性润湿作用：在分子力作用下，液体在固体表面的扩散现象。图图3-2-2 油水固体接触的情况油

58、水固体接触的情况液体对固体表面的润湿程度用润湿接触角表示， 为气液固三相交叉点对液滴表面所作切线与液固的夹角，从密度(极性)大的流体一侧量度。0 180当液体对固体的分子引力（附当液体对固体的分子引力（附着力）大于液体自身的分子引力着力）大于液体自身的分子引力（内聚力）时，液体将润湿固体（内聚力）时，液体将润湿固体0cos1 附着力W附内聚力2-L 液体润湿固体；180cos-1 附着力W附0液体不润湿固体；90cos0 附着力W附-L中性)cos1 (LgW附第二节第二节 润湿性润湿性流体的成分流体的成分不同的流体与固体表面接触不同的流体与固体表面接触时，其润湿性不同。时，其润湿性不同。表面

59、活性物质表面活性物质液体中溶解表面活性物质后液体中溶解表面活性物质后使使变化，其结果改变了岩变化，其结果改变了岩石的润湿性。石的润湿性。石油中的极性物质石油中存在极性物质，极性物质使变化，同样改变了岩石的润湿性。 影响润湿滞后的因素：（1 1）与三相周界的移动方向有关；）与三相周界的移动方向有关；（2 2）与三相周界的移运速度有关）与三相周界的移运速度有关（3 3）与固体表面的粗糙度和表面活性物）与固体表面的粗糙度和表面活性物质的吸附有关。质的吸附有关。图3-2-4 润湿滞后的前进角1和后退角2润湿滞后：固体表面上，三相周界沿润湿滞后：固体表面上，三相周界沿固体表面移动而产生固体表面移动而产生

60、改变的现象。改变的现象。发生变化即改变了润湿性。发生变化即改变了润湿性。吸入过程：润湿相排驱非润湿相的过程。吸入过程：润湿相排驱非润湿相的过程。驱替过程：非润湿相排驱润湿相的过程。驱替过程：非润湿相排驱润湿相的过程。前进接触角前进接触角1：润湿相排驱非润：润湿相排驱非润湿相对应的润湿接触角；湿相对应的润湿接触角；后退接触角后退接触角2：非润湿相排驱润：非润湿相排驱润湿相对应的润湿接触角；湿相对应的润湿接触角；第二节第二节 润湿性润湿性动力滞后：在力的作用下，运动过程中动力滞后：在力的作用下，运动过程中 与与变化的有关的现象。变化的有关的现象。静力滞后：由润湿顺序引起与静力滞后：由润湿顺序引起与