第二章油藏流体和岩石性质

第二章油藏流体和岩石性质第1页，课件共64页，创作于2023年2月第一部分油气藏流体的物理性质第一节油气的化学组成第二节油气的相态第三节地层原油的高压物性第四节天然气的高压物性第五节地层水的高压物性第2页，课件共64页，创作于2023年2月（1）高温高压，且石油中溶解有大量的烃类气体；油气藏流体石油天然气地层水油气藏流体的特点：储层烃类：C、H（2）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转化现象。第3页，课件共64页，创作于2023年2月第一节油气的化学组成一、天然气的组成石蜡族低分子饱和烷烃（主要）CH470－98％C2H6C3H8C4H10非烃气体（少量）H2S惰性气体He、ArH2ON2COCO2>C5第4页，课件共64页，创作于2023年2月矿藏气油蒸汽含量硫含量凝析气油藏气气藏气干气<100g/m3≥100g/m3(湿气)富气酸气≥1g/m3净气<1g/m3天然气的分类（>

C5H12）第5页，课件共64页，创作于2023年2月环烷烃芳香烃其它化合物烷烃C5～C16含氧化合物含硫化合物含氮化合物高分子杂环化合物苯酚、脂肪酸硫醇、硫醚、噻吩吡咯、吡啶、喹啉、吲哚胶质、沥青质二、石油的组成第6页，课件共64页，创作于2023年2月原油性质指标：馏分组成含硫量沥青质胶质含蜡量凝固点粘度相对密度第7页，课件共64页，创作于2023年2月第二节油气的相态相态：物质在一定条件（温度和压力）下所处的状态。油藏烃类的相态通常用P－T图研究。相：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。油藏烃类一般有气、液、固三种相态相图第8页，课件共64页，创作于2023年2月多组分烃类系统相图四区三线五点各类油气藏的开发特点第9页，课件共64页，创作于2023年2月四区液相区反常凝析区气液两相区气相区PCT线包围的阴影部分三线泡点线AC线，液相区与两相区的分界线露点线BC线，气相区与两相区的分界线等液相线虚线，线上的液量的含量相等AC线以上BC线右下方ACB线包围的区域五点泡点AC线上的点，也称饱和压力点露点BC线上的点临界点C点，泡点线与露点线的交点临界凝析压力点P点，两相共存的最高压力点临界凝析温度点T点，两相共存的最高温度点油藏气藏油气藏凝析气藏第10页，课件共64页，创作于2023年2月各类油气藏的开发特点1点－油藏液态压力下降泡点线(饱和压力)压力下降气液两相4点－凝析气藏气态压力下降气液两相压力下降气态2点－饱和油藏液态压力稍微下降气液两相3点－气藏气态压力下降气态第11页，课件共64页，创作于2023年2月第三节地层原油的高压物性地层原油：高温高压，溶解有大量的天然气一、地层原油的溶解气油比－Rs定义①在油藏温度和压力下地层油中溶解的气量，标m3/m3。②单位体积地面油在油藏条件下所溶解的标准状况下的气体体积，标m3/m3。其中：Vg－－地层原油在地面脱出的气量，标m3VO－－地面脱气原油或储油罐，m3地层油的溶解气油比是用接触脱气的方法得到的。第12页，课件共64页，创作于2023年2月二、地层原油的密度和相对密度1.地层原油的密度－ρo地层油的密度是指单位体积地层原油的质量，kg/m3。一般，地层原油的密度小于地面原油的密度。2.地面原油的相对密度－γo20℃时的地面原油密度与4℃时水密度之比。？第13页，课件共64页，创作于2023年2月三、地层原油的体积系数－B

o又称原油地下体积系数，是指原油在地下体积(即地层原油体积)与其在地面脱气后的体积之比。一般地，Bo>1。第14页，课件共64页，创作于2023年2月四、地层原油的等温压缩系数－CO在温度一定的条件下，单位体积地层原油随压力变化的体积变化率，1/MPa

原油压缩系数主要取决于原油中的溶解气量的大小，以及原油所处的温度和压力。地层温度越高，石油越轻、密度越小，弹性越大，其压缩系数也越大。压力增加，原油密度增大，其弹性压缩系数越小。第15页，课件共64页，创作于2023年2月五、地层原油的粘度－μ地层原油的粘度是又称为粘滞系数，地下原油粘度主要受油藏温度和压力的影响，还受构成原油的组分和天然气在原油中的溶解量的影响。地层油随着温度增加而降低。第16页，课件共64页，创作于2023年2月地层原油的溶解气油比、体积系数、压缩系数以及地层油的粘度等高压物性，与地层油的高温、高压特别是其中溶解有大量天然气有密切的关系。第17页，课件共64页，创作于2023年2月一、天然气的压缩因子方程理想气体的假设条件：1.气体分子无体积，是个质点；2.气体分子间无作用力；3.气体分子间是弹性碰撞；理想气体状态方程：天然气处于高温、高压状态多组分混合物，不是理想气体第四节天然气的高压物性体积系数压缩系数粘度压缩因子压缩因子第18页，课件共64页，创作于2023年2月压缩因子：一定温度和压力条件下，一定质量气体实际占有的体积与在相同条件下理想气体占有的体积之比。实际气体的状态方程：第19页，课件共64页，创作于2023年2月压缩因子Z可以由图版查得。Z<1实际气体较理想气体易压缩Z>1实际气体较理想气体难压缩Z＝1实际气体成为理想气体压缩因子Z的物理意义：实际气体与理想气体的差别。第20页，课件共64页，创作于2023年2月二、天然气的体积系数地面标准状态下单位体积天然气在地层条件下的体积。三、天然气的等温压缩系数在等温条件下，单位体积气体随压力变化的体积变化率。第21页，课件共64页，创作于2023年2月四、天然气的粘度1.低压下①气体的粘度随温度的增加而增加；②气体的粘度随气体分子量的增大而减小；③低压范围内，气体的粘度几乎与压力无关。它是表征气体或液体流动时分子之间内摩擦力大小的物性参数。第22页，课件共64页，创作于2023年2月2.高压下①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。②气体的粘度随温度的增加而减小；③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态粘度的特点。第23页，课件共64页，创作于2023年2月第五节地层水的高压物性地层水是指油气层边部、底部、层间和层内的各种边水、低水、层内水及束缚水的总称。油层水底水边水层间水束缚水外部水上层水下层水构造水地层水长期与岩石和地层油接触地层水中含有大量的无机盐第24页，课件共64页，创作于2023年2月一、地层水的矿化度1、地层水中的离子阳离子Na+1、K+1、Ca+2、Mg+2Cl-1、CO3-2、SO4-2、HCO3-1阴离子2、矿化度水中矿物盐的质量浓度，通常用mg/l表示地层水的总矿化度表示水中正负离子的总和不同油藏的地层水矿化度差别很大第25页，课件共64页，创作于2023年2月二、地层水的分类苏林分类法具体思路根据水中Na+（包括K+）和Cl-的当量比，利用水中正负离子的化合顺序，以水中某种化合物出现的趋势而命名水型。氯化镁(MgCl2)水型重碳酸钠(NaHCO3)水型硫酸钠(Na2SO4)水型氯化钙(CaCl2)水型第26页，课件共64页，创作于2023年2月第27页，课件共64页，创作于2023年2月三、地层水的高压物性1.溶解气很少地层水溶解盐类是影响地层水高压物性的根本原因压力在10MPa下，1m3地层水中溶解天然气不超过2m32.地层水的体积系数油藏条件下的体积地面条件下的体积第28页，课件共64页，创作于2023年2月④地层水Bw受温度的影响大于受压力及溶解气的影响。①Bw随温度的增加而增加；③溶解有天然气的水比纯水的体积系数大些；②Bw随压力的增加而减小；综合分析：第29页，课件共64页，创作于2023年2月3.等温压缩系数地层水的压缩系数是指单位体积地层水在单位压力改变时的体积变化值。第30页，课件共64页，创作于2023年2月4.地层水的粘度地层水的粘度与油气一样，都表示了流体内的摩擦阻力的大小。地层油、水粘度比越大，对驱油越不利，会引起油井过早见水而被水淹。地层水的粘度随温度的增高而大大较低，但随着压力的增加却几乎不变。含盐量对地层水的粘度也影响不大。第31页，课件共64页，创作于2023年2月第二部分油气藏岩石的物理性质第一节砂岩的骨架性质第二节砂岩的孔隙结构及孔隙性第三节油藏流体饱和度第四节油藏岩石的压缩系数第五节油藏岩石的渗透性第六节油藏岩石润湿性第七节油藏岩石的其他物理性质第32页，课件共64页，创作于2023年2月岩石孔隙裂缝溶洞储集空间渗流通道油气储集层（油气藏）储集油气的岩石储集其中的流体为油气提供孔隙性渗透性第33页，课件共64页，创作于2023年2月岩石沉积岩如碎屑岩、碳酸盐岩等岩浆岩如花岗岩、玄武岩等如大理岩、片麻岩等变质岩(世界99%以上)沉积岩层碎屑岩储集层碳酸盐岩储集层我国大部分油田波斯湾盆地华北古潜山油田决定于碳酸盐岩的结构组分及其组合或结合关系决定于碎屑颗粒的大小及其组合或结合关系碎屑岩的孔渗特性碳酸盐岩的孔渗特性塔里木盆地第34页，课件共64页，创作于2023年2月第一节砂岩的骨架性质砂粒的大小、形状、排列方式、胶结物的数量、性质及其胶结方式都将影响到岩石的孔渗特性。性质不同、形状各异、大小不等岩石的骨架砂粒胶结物孔隙：砂粒间未被胶结物或固体物质充填的空间除构成岩石骨架的碎屑颗粒以外的化学沉淀物质岩石和流体：压缩性和弹性第35页，课件共64页，创作于2023年2月泥质粘土矿物(遇水膨胀)灰质碳酸盐类矿物(遇酸反应)硫酸盐石膏和硬石膏(高温脱水)硅质硅酸盐(胶结最结实)岩石的胶结物：胶结类型：(1)基底胶结(2)孔隙胶结(3)接触胶结(4)杂乱胶结第36页，课件共64页，创作于2023年2月第一种为基底式胶结，胶结物含量很多，碎屑都孤立地分散在胶结物中，彼此不相接触。此种胶结的储油物性最差。第37页，课件共64页，创作于2023年2月第二种为孔隙式胶结，胶结物含量较基底胶结少，胶结物多分布在碎屑颗粒之间的孔隙中，碎屑大都是互相接触的，但仍有孔隙，故其储油物性较好。第38页，课件共64页，创作于2023年2月第三种为接触式胶结，胶结物含量更少，只分布在碎屑岩颗粒接触的地方，其颗粒之间的孔隙常无胶结物，故其储油物性最好。第39页，课件共64页，创作于2023年2月第二节岩石的孔隙结构及孔隙性一、储层岩石的孔隙和孔隙结构1、孔隙岩石中未被碎屑颗粒、胶结物或其它固体物质充填的空间。裂隙(缝)孔隙孔洞空隙砂岩的孔隙大小和形态取决于砂粒的相互接触关系、后来的成岩后生作用引起的变化以及胶结状况。孔隙第40页，课件共64页，创作于2023年2月2、孔隙结构：岩石中孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通关系。孔隙结构对岩石储集性能和渗透能力有影响。岩石的孔隙结构与颗粒的大小、分选性质、颗粒接触方式等密切相关。第41页，课件共64页，创作于2023年2月二、储层岩石的孔隙度或：单位岩石体积中孔隙体积所占的比例。1.定义：岩石中孔隙体积与岩石总体积的比值；其中：Vp－－孔隙体积，Vf－－岩石总体积

Vs－－固体颗粒体积第42页，课件共64页，创作于2023年2月2.孔隙度的分类(1)绝对孔隙度(2)有效孔隙度岩石总孔隙体积或绝对孔隙体积岩石外表体积或视体积被油、气、水饱和且连通的孔隙体积岩石外表体积或视体积第43页，课件共64页，创作于2023年2月岩石流动孔隙度与作用压差大小有关：压差越大,岩石孔隙中发生流动的流体体积越大,则流动孔隙度越大。(3)流动孔隙度与可动流体体积相当的那部分孔隙体积岩石外表体积或视体积三种孔隙度的关系：矿场资料和文献上不特别标明的孔隙度均指有效孔隙度。第44页，课件共64页，创作于2023年2月三、碳酸盐岩储层孔隙度φf——次生孔隙度(裂缝或孔洞孔隙度),小数。φp——原生孔隙度,小数；φt——总孔隙度,小数；储层岩石(砂岩)孔隙度评价第45页，课件共64页，创作于2023年2月第三节油气藏流体饱和度一、流体饱和度单位孔隙体积中流体所占的比例。(同一油藏)二、束缚水饱和度－Swc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1、束缚水单位孔隙体积中束缚水所占的比例2、束缚水饱和度第46页，课件共64页，创作于2023年2月油藏的原始含油饱和度4、储量计算油藏的地质储量三、残余油饱和度－Sor1、残余油被工作剂驱洗过的地层中被滞留或闭锁在岩石孔隙中的油。残余油占储层的孔隙体积的比例。2、残余油饱和度第47页，课件共64页，创作于2023年2月第四节油藏岩石的压缩系数一、油藏岩石的压缩系数Cp以岩石的孔隙体积为基数的压缩系数，1/MPa；矿场常用：油藏压力每变化单位压降时岩石孔隙体积的变化率。第48页，课件共64页，创作于2023年2月二、油藏的综合压缩系数计算油藏的弹性采油量：第49页，课件共64页，创作于2023年2月第五节油藏岩石的渗透性岩石的渗透性：在一定的压差作用下，储层岩石让流体在其中流动的能力。其大小用渗透率K表示。一、达西定律1856年、法国人、享利·达西未胶结砂充填模型水流渗滤试验第50页，课件共64页，创作于2023年2月达西实验装置达西方程：渗透率绝对渗透率：渗透率是油藏岩石的性能参数，其大小只取决于岩石本身，而与实验流体无关。第51页，课件共64页，创作于2023年2月二、气测渗透率(空气或氮气)在岩石长度L的每一断面的压力不同，气体体积流量在岩石内各点上是变化的，是沿着压力下降的方向不断膨胀。气测渗透率的计算公式：第52页，课件共64页，创作于2023年2月液体在孔道中心的液体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；靠近孔壁表面的气体分子与孔道中心的分子流速几乎没有什么差别。气体气体渗透率大于液体渗透率的根本原因Klinkenberg效应滑动效应或三、克林肯柏格效应同一岩石，气测渗透率总比液测渗透率高。实践发现：气体滑动效应示意图a-孔道中的液体流动；b-同一孔道中气体流动第53页，课件共64页，创作于2023年2月四、油藏岩石渗透率的评价第54页，课件共64页，创作于2023年2月六、有效渗透率和相对渗透率1、有效渗透率(相渗透率)(1)定义：多相流体共存和流动时，其中某一相流体在岩石中的通过的能力大小。(2)有效渗透率与绝对渗透率之间的关系如果岩石孔隙中只有一种流体存在，而且这种流体不与岩石起任何物理和化学反应，这种条件下所反应的渗透率。第55页，课件共64页，创作于2023年2月2、相对渗透率(2)相对渗透率的大小(1)定义：多相流体共存时，每一相的有效渗透率与岩石绝对渗透率的比值。多相流体共存时，各相流体相对渗透率之和总是小于1。第56页，课件共64页，创作于2023年2月3、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：Sw≤Swi；B区：Swi<