长江大学考研复试资料-油藏物理)

1、油藏物理基础油藏物理基础长江大学长江大学石油工程学院石油工程学院20052005年年2 2月月第第2页页油油 层层 物物 理理油层物理是石油工程专业的一门主干油层物理是石油工程专业的一门主干课程，同时也是石油地质、油田化学课程，同时也是石油地质、油田化学等相关专业的一门实验性极强的重要等相关专业的一门实验性极强的重要专业基础课，它的主要任务是为准确专业基础课，它的主要任务是为准确地认识油气藏，能动地改造油气藏，地认识油气藏，能动地改造油气藏，高效地开发油气藏提供可靠的储层物高效地开发油气藏提供可靠的储层物性参数和揭示其微观渗流机理。它对性参数和揭示其微观渗流机理。它对油气地质勘探、油气藏开发和

2、提高油油气地质勘探、油气藏开发和提高油气采收率起着十分重要的作用。气采收率起着十分重要的作用。第第3页页储运工程储运工程油藏工程油藏工程对整个油气藏的认识对整个油气藏的认识GasOilWater取一小块岩取一小块岩心出来研究心出来研究用户采油工程采油工程绪 论WOCGOC一、研究对象一、研究对象第第4页页粒间孔隙介质(单重介质)岩石骨架孔隙(含有Gas、Oil、Water等)基质裂缝溶洞裂缝-孔隙裂缝-溶洞双重或多重介质油层物理油层物理研究内容研究内容渗流力学研究内容渗流力学研究内容抽象出来研究抽象出来研究二、研究内容二、研究内容第第5页页等径毛细管(半径r相等)不等径毛细管(半径r不相等)理

3、想的地质或岩石模型油层物理研究的主要内容：研究岩石、流体的物理性质以及流体在岩石中的渗流机理的一门学科。渗流力学研究内容：流体在油气层中的渗流形态及渗流规律第第6页页学习油层物理的目的：为油气田开发方案设计提供必备的一些参数（地层岩石的物性参数；地层流体的物性参数；多相共渗时岩石与流体相互作用的物性参数。）本课程的主要内容： 1、如何获取、这些参数值主要内容之一。 2、分析讨论一些驱油机理主要内容之二。课程特点：第第7页页第第8页页第一章第一章 油气藏流体的化学组成与性质油气藏流体的化学组成与性质 石油与天然气从化学组成上讲是同一类物质。主要是由烷烃、环烷烃和石油与天然气从化学组成上讲是同一类

4、物质。主要是由烷烃、环烷烃和芳香烃这三种饱和烃构成，其化学通式为芳香烃这三种饱和烃构成，其化学通式为CnH2n+2。 在常温常压下：在常温常压下： C1C4为气态为气态 是天然气的主要成分是天然气的主要成分 C5C15为液态为液态 是石油的主要成分是石油的主要成分 C16以上为固态以上为固态 即石蜡即石蜡 第一节第一节 石油的化学组成石油的化学组成一、石油的元素组成一、石油的元素组成 石油主要含碳、氢元素，也含有氧、硫、氮以及其它一些微量元素。石油主要含碳、氢元素，也含有氧、硫、氮以及其它一些微量元素。 按质量百分比：按质量百分比：碳含量占碳含量占83%87% 氢含量占氢含量占11%14% 二

5、者合计一般占二者合计一般占95%99% 非碳、氢元素总含量不过非碳、氢元素总含量不过1%5%详见教材表详见教材表1-1和表和表1-2第第9页页 二、石油中烃类化合物二、石油中烃类化合物 烷烃烷烃 环烷烃环烷烃 和和 芳香烃芳香烃 三、石油中的非烃类化合物三、石油中的非烃类化合物 含氧化合物含氧化合物环烷酸、苯酚和脂肪酸等环烷酸、苯酚和脂肪酸等 含硫化合物含硫化合物硫化氢、硫醇、硫醚和噻吩等硫化氢、硫醇、硫醚和噻吩等 含氮化合物含氮化合物吡咯、吡啶、喹啉、吲哚和咔唑等吡咯、吡啶、喹啉、吲哚和咔唑等 胶质和沥青质胶质和沥青质属非烃化合物，多为高分子杂环属非烃化合物，多为高分子杂环 的氧、硫、氮化合

6、物，对石油的性质影响较大的氧、硫、氮化合物，对石油的性质影响较大 四、原油的分子量、含蜡量及胶质、沥青质含量四、原油的分子量、含蜡量及胶质、沥青质含量 原油的分子量原油的分子量 含蜡量（包括石蜡和地蜡）含蜡量（包括石蜡和地蜡） 胶质含量：分子量约胶质含量：分子量约3001000 沥青质含量：分子量大于沥青质含量：分子量大于1000， 含硫量含硫量第第10页页 第二节第二节 原油的物性与分类原油的物性与分类 一、原油的物理性质一、原油的物理性质 1、颜色、颜色 原油颜色主要与原油中轻重组分及胶质、沥青质含量有关，原油颜色主要与原油中轻重组分及胶质、沥青质含量有关，胶质沥青质含量越高原油颜色越深。

7、胶质沥青质含量越高原油颜色越深。 2、原油的密度与相对密度、原油的密度与相对密度 原油的密度是指单位体积原油的质量原油的密度是指单位体积原油的质量 地面原油的相对密度定义为原油的密度与某一温度和压力地面原油的相对密度定义为原油的密度与某一温度和压力下的水的密度之比。我国习惯上是指下的水的密度之比。我国习惯上是指1atm、20C时的原油与时的原油与1atm、4C纯水的密度之比，用纯水的密度之比，用 d420 表示。表示。oooVm=5 .131_5 .141=oAPI第第11页页 3、凝固点、凝固点 原油的凝固点是指原油冷却时由流动态到失去流动性的临界温度点。原油的凝固点是指原油冷却时由流动态到

8、失去流动性的临界温度点。 原油凝固点一般在原油凝固点一般在-5650 C之间，凝固点高于之间，凝固点高于40 C的原油称为高凝的原油称为高凝油。油。 4、原油的粘度、原油的粘度 原油流动时内部摩擦而引起的阻力大小的度量。原油流动时内部摩擦而引起的阻力大小的度量。 5、闪点、闪点 闪点或闪火点是只指可燃液体的蒸汽同空气的混合物在接近火焰时能短闪点或闪火点是只指可燃液体的蒸汽同空气的混合物在接近火焰时能短暂闪火时的温度。暂闪火时的温度。 原油的闪点一般在原油的闪点一般在30180 之间之间 6、荧光性、荧光性 原油在紫外光照射下发出一种特殊光亮的特征称为原油的荧光性原油在紫外光照射下发出一种特殊光

9、亮的特征称为原油的荧光性 7、旋光性、旋光性 原油的旋光性是指偏光通过原油时，偏光面对其原来的位置旋转一定原油的旋光性是指偏光通过原油时，偏光面对其原来的位置旋转一定角度的光学特性角度的光学特性 8、导电率、导电率 原油为非极性物质，是非导体，原油电阻率为原油为非极性物质，是非导体，原油电阻率为10111018 m第第12页页二、地面原油的分类二、地面原油的分类1、按含硫量分为：、按含硫量分为：低硫原油低硫原油原油中硫的含量在原油中硫的含量在.以下以下含硫原油含硫原油原油中硫的含量在原油中硫的含量在.之间之间高硫原油高硫原油原油中硫的含量在原油中硫的含量在.以上以上、按胶质沥青质含量分为：、按

10、胶质沥青质含量分为：少胶原油少胶原油原油中胶质沥青质含量在以下原油中胶质沥青质含量在以下胶质原油胶质原油原油中胶质沥青质含量在之间原油中胶质沥青质含量在之间多胶原油多胶原油原油中胶质沥青质含量在以上原油中胶质沥青质含量在以上、按含蜡量分为：、按含蜡量分为：少蜡原油少蜡原油原油中含蜡量在以下原油中含蜡量在以下含蜡原油含蜡原油原油中含蜡量在之间原油中含蜡量在之间高含蜡原油高含蜡原油原油中含蜡量在以上原油中含蜡量在以上、按原油的关键组分分为：、按原油的关键组分分为：凝析油凝析油密度小于密度小于.（）的原油）的原油石蜡基原油石蜡基原油密度小于密度小于.（）的原油）的原油混合基原油混合基原油密度小于密度

11、小于.（）的原油）的原油环烷基原油环烷基原油密度大于密度大于.（）的原油）的原油第第13页页说明：资源供应量中：2005年哈油200万吨，2007年哈油1000万吨，2010年哈油2000万吨。 、按地面脱气原油相对密度分为：、按地面脱气原油相对密度分为：轻质油、中质油、重质油（见教材表）轻质油、中质油、重质油（见教材表）三、地层原油分类三、地层原油分类低粘油低粘油油层条件下原油粘度低于油层条件下原油粘度低于中粘油中粘油油层条件下原油粘度低于油层条件下原油粘度低于高粘油高粘油油层条件下原油粘度低于油层条件下原油粘度低于稠油稠油油层条件下原油粘度高于油层条件下原油粘度高于，相对密度大于相对密度大

12、于.凝析油凝析油地层条件下为气相烃类，开采时气藏压力低于露点压力地层条件下为气相烃类，开采时气藏压力低于露点压力后凝析出液态烃后凝析出液态烃挥发油挥发油地层条件下呈液态，相态上接近临界点，在开发过程中地层条件下呈液态，相态上接近临界点，在开发过程中挥发性强，收缩率高；油气比一般在挥发性强，收缩率高；油气比一般在之间，一般相对密度小于之间，一般相对密度小于.，体积系，体积系数大于数大于.。高凝油高凝油凝固点高于凝固点高于的高含蜡原油。的高含蜡原油。第第14页页第三节天然气的化学组成第三节天然气的化学组成 天然气是以石蜡族低分子饱和烃气体和少量非烃气天然气是以石蜡族低分子饱和烃气体和少量非烃气体组

13、成的混合物。体组成的混合物。按其化学组成，甲烷（按其化学组成，甲烷（CHCH4 4）占绝大部分（）占绝大部分（7098%7098%），），乙烷（乙烷（CHCH6 6）、丙烷（）、丙烷（C C3 3H H8 8）、丁烷（）、丁烷（C C4 4H H1010）等含量不多。）等含量不多。此外，还含有少量的非烃类气体。如硫化氢（此外，还含有少量的非烃类气体。如硫化氢（H H2 2S S）、有）、有毒的有机硫（硫醇毒的有机硫（硫醇RSHRSH、硫醚、硫醚RSRRSR等）、二氧化碳（等）、二氧化碳（COCO2 2）、）、一氧化碳（一氧化碳（COCO）、氮（）、氮（N N2 2）及水气，有时也含微量的稀有）

14、及水气，有时也含微量的稀有气体，如氦（气体，如氦（HeHe）和氩（）和氩（ArAr）等。）等。第第15页页典型典型天然气的组成天然气的组成 单位：体积百分数单位：体积百分数成分成分天然气天然气产自油井的气产自油井的气甲烷甲烷乙烷乙烷丙烷丙烷丁烷丁烷戊烷戊烷己烷己烷庚烷以上庚烷以上氮氮二氧化碳二氧化碳硫化氢硫化氢7098110痕迹痕迹5痕迹痕迹2痕迹痕迹1痕迹痕迹0.5痕迹痕迹无无痕迹痕迹5痕迹痕迹1偶然痕迹偶然痕迹5092515214110痕迹痕迹5痕迹痕迹3无无0.5痕迹痕迹4无无痕迹痕迹6第第16页页 说明：延长及陕北产量来自股份公司西部规划。第四节油气藏分类第四节油气藏分类分类方法一分类

15、方法一重 油 油 藏一 般 黑 油 油 藏黑 油 油 藏高 收 缩 油 油 藏 挥 发 油 油 藏轻 质 油 藏油 藏富 凝 析 气 气 藏 贫 凝 析 气 气 藏凝 析 气 藏湿 气 气 藏 干 气 气 藏气 藏气 藏油 气 藏第第17页页分类方法二分类方法二 根据流体的组成、相态特征，参考矿场生产流体气油地面原油密度根据流体的组成、相态特征，参考矿场生产流体气油地面原油密度和生产流体中甲烷的摩尔含量等参数，近似地划分为以下几种油气藏和生产流体中甲烷的摩尔含量等参数，近似地划分为以下几种油气藏类型：类型：（1）气藏：）气藏：以甲烷为主，还含有少量乙烷、丙烷和丁烷。以甲烷为主，还含有少量乙烷、

16、丙烷和丁烷。（2）凝析气藏：）凝析气藏：含有甲烷到辛烷的烃类。地层原始条件下含有甲烷到辛烷的烃类。地层原始条件下为气态，随压力下降会凝析出液态烃（地面相对密度为为气态，随压力下降会凝析出液态烃（地面相对密度为0.720.80，浅色，称凝析油）（进一步细分见表，浅色，称凝析油）（进一步细分见表1-9）（3）挥发性油藏（也称临界油气藏）：）挥发性油藏（也称临界油气藏）：其特点是含有其特点是含有C8以以上的烃类构造上部接近于气体，下部接近于油，但油气无上的烃类构造上部接近于气体，下部接近于油，但油气无明显分界面，原油具挥发性，相对密度为明显分界面，原油具挥发性，相对密度为0.70.8（4）油藏：）油

17、藏：油藏流体中以液相烃为主，油中溶有一定量的油藏流体中以液相烃为主，油中溶有一定量的天然气，地面相对密度为天然气，地面相对密度为0.800.94，国外常将这类常规，国外常将这类常规油藏中的原油称为黑油。油藏中的原油称为黑油。（5）重质油藏（有称稠油油藏）：）重质油藏（有称稠油油藏）：这类油藏原油粘度高、这类油藏原油粘度高、相对密度大。（地面脱气原油相对密度为相对密度大。（地面脱气原油相对密度为0.9341.0、地、地层温度条件下脱气原油粘度为层温度条件下脱气原油粘度为10010000mPas） 第第18页页分类方法三分类方法三 按地层流体性质划分的界限对油气藏分类（陈元千，按地层流体性质划分的

18、界限对油气藏分类（陈元千，1987）其它分类方法：其它分类方法：按油气藏的埋藏深度分为按油气藏的埋藏深度分为 浅层油气藏：浅层油气藏： 埋深小于埋深小于1500m 中深层油气藏：中深层油气藏： 埋深埋深15002800m 深层油气藏：深层油气藏： 埋深埋深28004000m 超深层油气藏：超深层油气藏： 埋深大于埋深大于4000m类别类别油气比油气比m3/m3天然气甲烷含量天然气甲烷含量%凝析油含量凝析油含量cm3/m3地面液体密度地面液体密度g/cm3天然气天然气凝析气凝析气轻质油轻质油黑油黑油18000550180002505508575905575601时，实际气体比理想气体难于压缩；时

19、，实际气体比理想气体难于压缩；气体分子间距离小于分子作用半径气体分子间距离小于分子作用半径 Z r0） Z =1时，实际气体与理想气体接近。时，实际气体与理想气体接近。（L=r0，或压力很低，或压力很低） 所以说所以说压缩因子压缩因子Z 实际反映了实际气体比里想气体更易于压实际反映了实际气体比里想气体更易于压缩或更难于压缩的程度。缩或更难于压缩的程度。 Z并非常数，它随气体的种类（或组成）、压力、温度的变并非常数，它随气体的种类（或组成）、压力、温度的变化而变化。确定天然气压力因子的办法有三种：化而变化。确定天然气压力因子的办法有三种： 1.通过实验测定；通过实验测定； 2.计算与图表结合确定

20、（图版法）；计算与图表结合确定（图版法）； 3.用状态方程求解。用状态方程求解。第第29页页 说明：延长及陕北产量来自股份公司西部规划。第第30页页第三节第三节 天然气的高压物性天然气的高压物性 一一.天然气的地层体积系数天然气的地层体积系数 1、定义：天然气在油藏条件下、定义：天然气在油藏条件下(P地地,T地地)的体积的体积V与标态下与标态下(Psc=0.1MPa,Tsc=20)的体积的体积Vsc之比。之比。scgVVB1scscscscsczPnRTzVPznRTV PTzTPBscscg) 1(273)273(gscgBPPtzB第第31页页 在矿场上常用在矿场上常用 Bg 天然气地下储

21、量：天然气地下储量： 天然气地面储量：天然气地面储量： P 当当P=const时，时，T Bg ggBB/1PzCPPtzBscg273)273(ggSAhNgggBSAhN/第第32页页 二二.天然气的等温压缩率天然气的等温压缩率 1、定义：、定义：在等温条件下，天然气随压力变化的体积变化率。在等温条件下，天然气随压力变化的体积变化率。其数学表达式为：其数学表达式为：PznRTV constTgdPdVVC12PnzRTPzPnRTdPdVconstTPVPzzVPPnzRTPzzPnRTz111第第33页页第第34页页第第35页页 三三.天然气的粘度天然气的粘度1.低压下的气体粘度低压下的

22、气体粘度 定义：定义：是因为天然气内部摩擦而引起的阻力。是因为天然气内部摩擦而引起的阻力。 单位：达因单位：达因 秒秒/厘米厘米2或克或克/厘米厘米 秒（也称泊）秒（也称泊） 常用单位：厘泊常用单位：厘泊(cp), 1泊泊=100cp1厘泊厘泊=1毫帕毫帕 秒秒(mpa s) 31gP , g =const 原因：原因：，但，但 ，而速度与压力无关，而速度与压力无关，T T , , g g 原因：速度原因：速度 。M M ( (或或 ) )， g g 原因：速度急剧下降。原因：速度急剧下降。T T相同时，相同时， g (g (非烃非烃) ) g (g (烃烃) )第第36页页 2. 2. 高压

23、下影响高压下影响 g g的因素的因素 3.确定天然气粘度的方法确定天然气粘度的方法 (1).图版法图版法 已知天然气组成或相对密度已知天然气组成或相对密度,求在给定求在给定T、P下的粘度。下的粘度。 解：解： a.计算天然气的分子量计算天然气的分子量M，根据，根据M或相对密度与或相对密度与T，在图，在图2-11上查取上查取g1； b.求视临界参数和视对比参数；求视临界参数和视对比参数； c.从图从图2-12中查出高低粘度比中查出高低粘度比 d.按式按式2-59计算在计算在T、P下的天然气粘度下的天然气粘度g。在高压下气体具有液体的性质在高压下气体具有液体的性质P P , ,内摩擦阻力内摩擦阻力

24、 g g T T , ,内摩擦阻力内摩擦阻力 g g M M , ,内摩擦阻力内摩擦阻力 g g 第第37页页说明：资源供应量中：2005年哈油200万吨，2007年哈油1000万吨，2010年哈油2000万吨。 第第38页页第四节第四节 天然气含水量和天然气水合物天然气含水量和天然气水合物 含水蒸汽的天然气称为湿天然气，天然气含水量与下列因素有关：含水蒸汽的天然气称为湿天然气，天然气含水量与下列因素有关： （1）.随温度增加而增加；随压力增加而减少；随温度增加而增加；随压力增加而减少； （2）.随含盐量增加而减少；随含盐量增加而减少； （3）.相对密度越大，含水量越少。相对密度越大，含水量越

25、少。 通常用绝对湿度或相对湿度（水蒸汽饱和度）描述天然气中含水量的通常用绝对湿度或相对湿度（水蒸汽饱和度）描述天然气中含水量的多少。多少。 1绝对湿度绝对湿度 每每1M3的湿天然气所含水蒸气的质量称为绝对湿度，其关系式如下：的湿天然气所含水蒸气的质量称为绝对湿度，其关系式如下： 若湿天然气中水蒸气的分压达到饱和正气压，则饱和绝对湿度可以写若湿天然气中水蒸气的分压达到饱和正气压，则饱和绝对湿度可以写成：成： 饱和绝对饱和绝对 湿度是指在某一温度下天然气中含有的最大的水蒸汽量。湿度是指在某一温度下天然气中含有的最大的水蒸汽量。 TRpVWXWVWTRpXWSWS第第39页页 2相对湿度相对湿度 在

26、同样的温度下，绝对湿度与饱和绝对湿度之比，称为相对湿度在同样的温度下，绝对湿度与饱和绝对湿度之比，称为相对湿度： 绝对干燥的天然气，绝对干燥的天然气，Pvw=0，则，则=0；当湿天然气达到饱和时，；当湿天然气达到饱和时，pVW=pSV,=1,对一般天然气：对一般天然气：01,两相区外两相区外Tc结束NYNYzi/Ki=1TCT第第59页页 平衡比的求取平衡比的求取计算法计算法 热力学汽液两相平衡条件热力学汽液两相平衡条件:化学位相等化学位相等 在恒温条件下在恒温条件下,逸度逸度fi与化学位有与化学位有: 故可导出故可导出: 则则:iLiVuuiifRTdulniLiVffpyfiiViVpxf

27、iiLiLpyfiiViVpxfiiLiLiLiViixyiViLiiixyK第第60页页 以以SRK方程为例方程为例:解方程解方程 三个三个Z的根中的根中,最大的正根为汽相为汽相混合物的最大的正根为汽相为汽相混合物的ZV值值,最小的最小的正根为液相混合物的正根为液相混合物的ZL值值. 逸度系数的计算公式为逸度系数的计算公式为: 对汽相对汽相 对液相对液相0=-)-(+-223ABzBBAzzVjiijjjiViViVZBbbkaxaaBABZbbZ1ln121ln1ln5.05.0LjiijjjiLiLiVZBbbkaxaaBABZbbZ1ln121ln1ln5.05.0第第61页页 闪蒸计

28、算时闪蒸计算时,可采用牛顿迭代法加速收敛可采用牛顿迭代法加速收敛 令令:mimiiiyx110migiiinKzK10)1(1)1(migiiignKzKnf1)1(1)1()(第第62页页 则则: 当当 时时,ng即为所求即为所求. Ki的初值可用理想溶液的的初值可用理想溶液的Wilson公式计算公式计算:计算中计算中Ki要进行调整要进行调整,Ki不正确不正确,则则)()()()()()1(ngngngngnfnfnn|)()1(ngngnn/ )11)(1(37. 5ririiPTieKmiix11第第63页页 调整方法调整方法: 1.归一化处理归一化处理 2.按逸度系数计算按逸度系数计算

29、 相态方程的应用相态方程的应用 1.计算相图计算相图; 2.级次分离工作参数计算级次分离工作参数计算; 3.油藏数值模拟计算。油藏数值模拟计算。iiiKKKiViLiK第第64页页第三节第三节 油气体系中气体的溶解与分离油气体系中气体的溶解与分离 一一. 油气分离油气分离 1.闪蒸分离闪蒸分离 包括一次脱气和多级脱气包括一次脱气和多级脱气第第65页页 一次脱气：脱出的气体多，气体较重，气中含轻质油较多；一次脱气：脱出的气体多，气体较重，气中含轻质油较多； 多级脱气：脱出的气体少，气体较轻，气中含轻质油较少。多级脱气：脱出的气体少，气体较轻，气中含轻质油较少。第第66页页第第67页页 二二.天然

30、气在原油中溶解度天然气在原油中溶解度 1.天然气在原油中是溶解度和溶解系数天然气在原油中是溶解度和溶解系数 溶解度与压力的关系：压力增加，溶解度增加。溶解度与压力的关系：压力增加，溶解度增加。 溶解系数并非常数。溶解系数并非常数。 pRs第第68页页 2.溶解度与温度的关系溶解度与温度的关系 温度增加，溶解度减少，温度增加，溶解度减少，第第69页页 3. 溶解度与气体、原油性质的关系溶解度与气体、原油性质的关系 油、气组分的性质越接近油、气组分的性质越接近 则天然气在原油中的溶解度则天然气在原油中的溶解度 就越大。就越大。第第70页页 4.容解过程与分离过程的关系容解过程与分离过程的关系 一次

31、脱气曲线与容解曲线是相互重合的，而多级脱气得到的一次脱气曲线与容解曲线是相互重合的，而多级脱气得到的溶解曲线和脱气曲线是不相重合的。溶解曲线和脱气曲线是不相重合的。 饱和蒸汽压大的组分其溶解曲线和脱气曲线较为接近；而饱饱和蒸汽压大的组分其溶解曲线和脱气曲线较为接近；而饱和蒸汽压较小的组分，其溶解曲线和脱气曲线相差很大。和蒸汽压较小的组分，其溶解曲线和脱气曲线相差很大。第第71页页第四节第四节 用相态方程求解油气分离问题的实例用相态方程求解油气分离问题的实例 一一.已知混合物组成已知混合物组成zi和地层温度和地层温度T，求体系的泡点压力，求体系的泡点压力pb. 根据内插法求得泡点压力根据内插法求

32、得泡点压力pb为为23.06MPa.第第72页页 二二.已知油井产物的总组成，计算一次脱气和多级脱气两种已知油井产物的总组成，计算一次脱气和多级脱气两种脱气方式的脱气量和汽液组成。脱气方式的脱气量和汽液组成。 因为脱气压力不高，选用收敛压力为因为脱气压力不高，选用收敛压力为35.035.0的值图版，查出各的值图版，查出各组分的平衡常数：组分的平衡常数：第第73页页第第74页页多级脱气计算结果多级脱气计算结果第第75页页第第76页页 最终结果：一次脱气结果：最终结果：一次脱气结果：ng=0.6027, nl=0.397534. 0844. 0582. 00514. 0582. 0156. 041

33、8. 0213121LLgLgggnnnnnnn466. 09486. 0844. 0582. 0321LLLLnnnn第第77页页第第78页页三三.微分分离计算微分分离计算 分离过程如图，分离出的气体中分离过程如图，分离出的气体中组分组分i的摩尔数等于液体中损失的的摩尔数等于液体中损失的掉的组分掉的组分i的摩尔数：的摩尔数： yidn=xin-(xi-dxi)(n-dn)yidn=xin-xin+ndxi+xidn-dxidn忽略忽略dxidn,并用并用Kixi代替代替yi Kixidn=ndxi+xidn Kixidn-xidn =ndxi (Ki-1)xidn=ndxi或者：或者：假定在

34、一定压力变化范围内值保持假定在一定压力变化范围内值保持不变，积分不变，积分从而：从而： 或者或者 )(11iiixdxKndnifibfbxxiiinnxdxKndn11ibifibfxxKnnln11ln1)(iKbiibifnnxx1ifx第第79页页 微分脱气计算举例微分脱气计算举例 第一种，已知系统组成和终点压力，求脱出的气体摩尔数。第一种，已知系统组成和终点压力，求脱出的气体摩尔数。例：下表组成的系统在例：下表组成的系统在26.7 C，由泡点压力，由泡点压力4.1MPa微分脱气到微分脱气到 2.7MPa时所分离出的气体摩尔数。时所分离出的气体摩尔数。第第80页页 第二种，已知系统组成

35、和要分离出的气体摩尔数，求终点第二种，已知系统组成和要分离出的气体摩尔数，求终点 压力。压力。 例：已知组成和温度，从泡点压力例：已知组成和温度，从泡点压力4.1MPa开始进行微分分离，欲分离开始进行微分分离，欲分离出出10摩尔的气体，求终点压力。摩尔的气体，求终点压力。第第81页页第四章第四章 地层油和地层水的高压物性地层油和地层水的高压物性 第一节第一节 地层油的高压物性地层油的高压物性 一一.地层原油的溶解油气比地层原油的溶解油气比RS 定义：定义：地层油的溶解油气比地层油的溶解油气比RS是指单位体积的地面原油在地层是指单位体积的地面原油在地层条件下所溶解的天然气量条件下所溶解的天然气量

36、(m3（标）标）/m3). )/(33mmVVRosgs标第第82页页第第83页页 二二.地层原油的体积系数地层原油的体积系数Bo 定义：定义：原油的体积系数，是地层油体积与地面脱气油体原油的体积系数，是地层油体积与地面脱气油体积之比，用积之比，用Bo表示。表示。 当当: ppb , p , Bo sofoVVB 第第84页页第第85页页 三三.地层油的两相体积系数地层油的两相体积系数Bt 定义：定义：P P P Pb b时，在给时，在给定定 P P、T T条件下，地层油条件下，地层油V Vf f和和其释出气体的总体积其释出气体的总体积( (两相体积两相体积) )与地面原油体积与地面原油体积V

37、 VOSOS之比。之比。gssioosgsossiftBRRBVBVRRVB)()(第第86页页第第87页页四四. 地层油的压缩系数地层油的压缩系数 定义：定义：在等温条件下，地层原油随压力变化的体在等温条件下，地层原油随压力变化的体积变化率。积变化率。PPBBBPPVVVPVVPVVCbooboTbfbfTffTffo1)(1)(11第第88页页第第89页页五五. 地层原油的粘度地层原油的粘度 第第90页页第第91页页第二节第二节 地层水的高压物性地层水的高压物性 1.天然气在地层水中的溶解度天然气在地层水中的溶解度 定义：定义：天然气在地层水中的溶天然气在地层水中的溶解度是指地面体条件下单

38、位体积解度是指地面体条件下单位体积地层水在地层压力、温度条件下地层水在地层压力、温度条件下所溶解的天然气体积。所溶解的天然气体积。 在高温高压地层条件下，地层在高温高压地层条件下，地层水中溶有大量的盐，只溶有少量水中溶有大量的盐，只溶有少量的天然气，的天然气，10MPa压力下溶气量，压力下溶气量，一般不超过一般不超过12m3/m3。 天然气在纯水中的溶解度主要天然气在纯水中的溶解度主要取决于压力与温度，取决于压力与温度， 地层水含盐量增加，溶解气量地层水含盐量增加，溶解气量减少。减少。 第第92页页第第93页页2.地层水的压缩系数地层水的压缩系数定义：在等温条件下，地层水随压力变定义：在等温条

39、件下，地层水随压力变化的体积变化率。化的体积变化率。影响Cw的因素 i) P Cw ; ii)T50, T Cw ;iii) Rs Cw , Rs的影响可以校正； iv)矿化度 Rs Cw ；TwwwPVVC1gowCCC)05. 01 (swwRCC纯水压缩系数第第94页页第第95页页3.地层水的体积系数地层水的体积系数定义：定义：地层水在地下的体积与地面条地层水在地下的体积与地面条件下的条件之比。件下的条件之比。B Bw w=0.99=0.991.061.06，一般取，一般取B Bw w=1.0=1.0影响影响Bw的因素的因素 i) P Bw ; ii) T Bw ; iii) Rs Bw

40、 ; iv)矿化度矿化度 Rs Bw swfwwVVBgwoBBB第第96页页第第97页页4.地层水的粘度地层水的粘度 地层水的粘度与压力、温度和含盐量有关。地层水的粘度与压力、温度和含盐量有关。 温度对地层水影响较大，温度升高，粘度大幅下降；温度对地层水影响较大，温度升高，粘度大幅下降； 含盐量影响不大；含盐量影响不大； 压力压力影响甚微压力压力影响甚微第第98页页第第99页页图版法求地层原油的高压物性参数图版法求地层原油的高压物性参数第第100页页第第101页页第第102页页 说明：延长及陕北产量来自股份公司西部规划。第第103页页第第104页页第第105页页说明：资源供应量中：2005年

41、哈油200万吨，2007年哈油1000万吨，2010年哈油2000万吨。 油气藏物质平衡方程简介油气藏物质平衡方程简介第第106页页 油藏原始储气量采出气量剩余地下气量=+气顶气量原始油中溶解气量产油量平均累积生产气油比气顶的游离气油中溶解气量+=+气顶容积原始气体体积系数原始储油量原始油气比扩张后气体容积气体体积系数剩余油量溶解油气比+mNBoi Bgi + N Rsi = Np Rp+ V Bg+(N-Np) Rs第第107页页整理后的油藏物质平衡方程的一般形式整理后的油藏物质平衡方程的一般形式1.无气顶时，无气顶时，m=Vg/Vo=0.方程简化为：方程简化为：gigigtititWPgS

42、SitPBBBmBBBBWWBRRBNNtitWPgSSitPBBBWWBRRBNN第第108页页 2.无边水、底水、注入水时，无边水、底水、注入水时，W,WP等于零，方程简化为：等于零，方程简化为： 3.无气顶，又无边、底水和注入水时，方程简化为：无气顶，又无边、底水和注入水时，方程简化为：物质平衡方程中参数分三类：物质平衡方程中参数分三类：第一类：油气高压物性参数，如：第一类：油气高压物性参数，如： RSi,RS,Bgi,Bg,Boi,Bo,Bt,Bti,Bw;第二类：生产统计数据，如：第二类：生产统计数据，如：NP,WP,RP第三类：未知数据，有：第三类：未知数据，有：N,m,W,gig

43、igtititgSSitPBBBmBBBBRRBNNtitgSSitPBBBRRBNN第第109页页第第110页页第二章第二章 储层岩石的物理性质储层岩石的物理性质第第111页页第一节第一节 岩石的粒度组成和比面岩石的粒度组成和比面 一一、岩石的粒度组成岩石的粒度组成 1 1、定义定义: :构成岩石的各种大小不同的颗构成岩石的各种大小不同的颗 粒含量，用重量百分数表示。粒含量，用重量百分数表示。 2 2、分析方法分析方法: : 常用的砂岩粒度组成分析方法有：常用的砂岩粒度组成分析方法有： A A、筛析法筛析法(D0.074mm)(D0.074mm) B B、沉降法沉降法(0.0015D0.07

44、4mm)(0.0015D0.074mm) C、光学法光学法(D0.0015mm)(D0.05mm)(D0.05mm)a a、将筛子由粗到细、将筛子由粗到细 叠放叠放并固定在筛分机上并固定在筛分机上, ,对已破对已破碎和分解的岩石颗粒进行碎和分解的岩石颗粒进行筛析筛析, ,记录每个筛子上颗粒记录每个筛子上颗粒的质量的质量. .b b 、筛孔的大小表示有、筛孔的大小表示有mmmm和和目两种目两种. .c c 、相邻两级筛孔孔眼大小、相邻两级筛孔孔眼大小的级差为的级差为 或或d d 、一套筛子共、一套筛子共2525级级 第第113页页B B 沉降法沉降法(D0.05mm)(D0.05mm)1(gV1

45、8dLs 测定原理测定原理: :颗粒直径的平均值处理颗粒直径的平均值处理: : 21d1d121d1第第114页页3 3、粒度组成表示方法粒度组成表示方法: :A A、表格法表格法B B、图形法图形法岩样号岩样号D(mm)0.42-0.297 0.297-0.210 0.210-0.149 0.149-0.074 0.074-0.05 0.05-0.01 4.5 4.5 分选差分选差越小越小分选性越好分选性越好dlogi2i 第第116页页资料来源：美国石油情报周刊（2002年12月23日公布）。说明：分项栏中的位次为在世界最大50家石油公司中的排名位次。中海油未进入世界50强，指标值为200

46、2年数据。5 5、平均粒度平均粒度: :A A、粒度中值粒度中值d d5050B B、粒度平均值粒度平均值d dmm10.95453525155dddddddm3dddd845016m 3dddd755025m 第第117页页二二、岩石的比面岩石的比面1 1、定义定义: :单位体积的岩石内单位体积的岩石内岩石骨架岩石骨架的的总总表表 面积或单位体积岩石内面积或单位体积岩石内孔隙孔隙总面积。总面积。单位：单位：1 1cm2/cm3 = 10dm2/dm3 = 100m2/m3粗砂岩粗砂岩（10.5mm） 2300cm2/cm3第第118页页2 2、比面的三种表示比面的三种表示: :三者间的关系三

47、者间的关系: :fVAS PVAS VVVASVSSS1第第119页页每一粒砂子的表面积每一粒砂子的表面积为为: :3 3、比面的确定方法比面的确定方法: :每一粒砂子的体积每一粒砂子的体积: :单位体积岩石中，颗粒所占体积为单位体积岩石中，颗粒所占体积为: : Vs=1-单位体积内岩石的颗粒总数为单位体积内岩石的颗粒总数为: :2dA361dV3161dVN第第120页页单位体积中岩石颗粒总表面积应为单位体积中岩石颗粒总表面积应为: :dANS16如果，岩石中每一种如果，岩石中每一种粒径粒径颗粒的比面为颗粒的比面为: : %Gd16S%Gd16S%Gd16Snnn222111 第第121页页

48、因此，总表面积因此，总表面积为为: : n1iiin1iidG10016CSS校正系数校正系数C=1.21.4 (2)(2)、流动实验法流动实验法计算公式计算公式: :MQHLASV113142第第122页页实验装置实验装置: :马略特瓶马略特瓶开开 关关量量 筒筒漏漏 斗斗U型压力计型压力计岩岩 心心岩心夹持器岩心夹持器第第123页页注：数据来自各股份公司年报（2002年度）。第二节第二节 岩石的孔隙度岩石的孔隙度一一、孔隙的分类孔隙的分类 孔孔 隙隙按成因分按成因分粒间孔隙粒间孔隙按孔隙按孔隙大小分大小分按生成按生成时间分时间分按组合按组合关系分关系分按连按连通性分通性分杂基内微孔隙杂基内

49、微孔隙晶体次生晶间孔隙晶体次生晶间孔隙超毛细管孔隙超毛细管孔隙0.50.5毛细管孔隙毛细管孔隙0.50.00020.50.0002微毛细管孔隙微毛细管孔隙0.0002孔隙胶结的孔隙胶结的基底胶结基底胶结 5. 5. 油藏的埋藏深度油藏的埋藏深度 多孔介质的孔隙度多孔介质的孔隙度总是随油层埋芷深度加总是随油层埋芷深度加深深而减小。而减小。 6. 6.孔隙度的应用孔隙度的应用第第130页页第三节第三节 储层岩石的压缩性储层岩石的压缩性一一、岩石的压缩系数岩石的压缩系数Cf1 1、岩石颗粒变形示意图岩石颗粒变形示意图: :2 2、定义定义: :指油层压力每改变一个指油层压力每改变一个单位单位 时，单

50、位体积岩石内孔隙体积时，单位体积岩石内孔隙体积 的变化值，单位为：的变化值，单位为：1/ 1/MPaMPa。第第131页页3 3、表示方法表示方法: :4 4、三种表示方法三种表示方法: :以视体积为基数以视体积为基数PVV1Cpff PVV1Cpff 岩石的压缩系数一般为岩石的压缩系数一般为(236)(236)* *1010-4-4MPaMPa-1 -1一般用岩石压缩系数测定仪测定一般用岩石压缩系数测定仪测定. .第第132页页以孔隙体积为基数以孔隙体积为基数 以岩石骨架体积为基数以岩石骨架体积为基数5 5 、三者之间的关系、三者之间的关系: : rpfC1CC PVV1Cppp PVV1C

51、prr 第第133页页二二、储层综合弹性压缩系数储层综合弹性压缩系数Ct1 1、定义定义: :油层压力每改变一个油层压力每改变一个单位单位时，单位体时，单位体积的岩石中所排出的液量，单位：积的岩石中所排出的液量，单位：1/MPa。2 2、表示方法表示方法: :综合反映了油藏弹性能量的大小综合反映了油藏弹性能量的大小. .Ct越越大大, ,表明油藏的弹性能量越充足表明油藏的弹性能量越充足. .PVV1CLft 第第134页页 wwoollfwwoofwwwooofwwwooofwwfwoofofwfofpfwopfBftCSCSCCCCSCSCSPVV1PVV1SCPVV1SPVV1SCPVSV

52、SPVSVSCPVV1PVV1PVV1PVVVV1PVV1C 3 3、Ct与与Co和和Cw的关系的关系: :第第135页页第四节第四节 储层岩石流体饱和度储层岩石流体饱和度一一、流体饱和度是定义流体饱和度是定义: :单位孔隙体积中某相流体所占的分单位孔隙体积中某相流体所占的分数数. .常用百分数表示常用百分数表示. .二、表示方法二、表示方法: :PggPwwPooVVSVVSVVS 第第136页页三三、几种常见的饱和几种常见的饱和 1 1、原始含水饱和度、原始含水饱和度( (束缚水饱和度束缚水饱和度) )Sw 2 2、原始含油饱和度、原始含油饱和度Soi 3 3、当前油、气、水饱和度、当前油

53、、气、水饱和度So 、 Sg 、 Sw 4 4、残余油饱和度、残余油饱和度So 5 5、剩余油饱和度、剩余油饱和度Sor四、饱和度的测定方法四、饱和度的测定方法 1 、油层物理法、油层物理法( (干溜、蒸馏、色谱、干溜、蒸馏、色谱、CTCT技术技术) ) 2 2 、测井法、测井法 3 3 、经验统计法、经验统计法第第137页页干溜法干溜法蒸馏法蒸馏法第第138页页五、影响饱和度的因素五、影响饱和度的因素 1 1、储层岩石的孔隙结构及表面性质的影响、储层岩石的孔隙结构及表面性质的影响 这是影响油气饱和度的关键因素。一般来这是影响油气饱和度的关键因素。一般来说说, ,岩石颗粒较粗，则比面小孔隙、喉

54、道半径岩石颗粒较粗，则比面小孔隙、喉道半径大，孔隙连通性好，孔隙内避光滑，那么渗透性大，孔隙连通性好，孔隙内避光滑，那么渗透性好，油气排驱水阻力小，油气饱和度就高，束缚好，油气排驱水阻力小，油气饱和度就高，束缚水饱和度就低。水饱和度就低。 2 2、油气性质的影响、油气性质的影响 油气密度不同，油气的饱和度就不同。粘油气密度不同，油气的饱和度就不同。粘度较高的油度较高的油, ,排水动力小排水动力小, ,油气不易进入孔隙油气不易进入孔隙, ,残余残余水含量高水含量高, ,油气饱和度就低，反之亦然。此外，油气饱和度就低，反之亦然。此外，油藏形成时，如油气排驱水动力大油藏形成时，如油气排驱水动力大(

55、(如压力高如压力高) )，即排驱能量高，排出的水多即排驱能量高，排出的水多, ,油气饱和度就高。油气饱和度就高。第第139页页第三节第三节 油藏岩石的渗透率油藏岩石的渗透率一一.油藏岩石渗透率的定义油藏岩石渗透率的定义 油藏岩石允许流体通过的能力称为油藏岩石的渗透率。油藏岩石允许流体通过的能力称为油藏岩石的渗透率。单位：单位：m2二达西公式二达西公式三达西公式应用条件三达西公式应用条件岩石饱和并流动着单一流体；岩石饱和并流动着单一流体；流动状态为层流；流动状态为层流；流体与岩石不发生物理、化学和物理化学反应。流体与岩石不发生物理、化学和物理化学反应。PALQK=第第140页页第第141页页例题

56、 设有一块砂岩岩心设有一块砂岩岩心,长度长度L=3厘米厘米,截面积截面积A=2厘厘米米2,100%饱和粘度饱和粘度=1mPas的盐水的盐水,在压差在压差P=0.2MPa下通过岩心的流量下通过岩心的流量Q=0.5厘米厘米3/秒根秒根据达西公式据达西公式 如果上述岩心饱和粘度如果上述岩心饱和粘度=3mPas的油的油,在同样压在同样压差差P=0.2MPa下下.油的流量油的流量Q=0.167cm3/秒秒,同样同样,根据达西公式根据达西公式2375.0=22315.0=mPALQk2375. 0=2233167. 0=mPALQK第第142页页 绝对渗透率是岩石的自身性质，它取决于绝对渗透率是岩石的自身

57、性质，它取决于岩石的孔隙结构；在层流、岩石与流体不起岩石的孔隙结构；在层流、岩石与流体不起反应和反应和100为流动流体饱和的条件下，岩为流动流体饱和的条件下，岩石的绝对渗透率与所通过的流体性质无关。石的绝对渗透率与所通过的流体性质无关。 如果是气体通过岩石时，当压力从如果是气体通过岩石时，当压力从P1变化到变化到P2时，气体的体积亦必然随之变化，因此，时，气体的体积亦必然随之变化，因此，PALQK= 若把气体膨胀视为等温过程若把气体膨胀视为等温过程,按气体状态方程可令按气体状态方程可令: QPQPQPQP=002211第第143页页由上式由上式2+=21PPP210000+2=PPQPPQPQ

58、代入用平均气体流量表示达西公式代入用平均气体流量表示达西公式:则则: PALQK=)_(2=222100PPALPQK第第144页页气体滑动效应气体滑动效应 液体在孔道中流动时液体在孔道中流动时,孔道中心的液体分子比靠近孔道壁孔道中心的液体分子比靠近孔道壁表面的分子流速要高表面的分子流速要高,而且越靠近孔道壁表面而且越靠近孔道壁表面,分子流速越分子流速越低低;气体则不然气体则不然,靠近孔壁表面的气体分子与孔道中心的分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。气体在孔道中的这种渗流特性子流速几乎没有什么差别。气体在孔道中的这种渗流特性称之为滑动效应称之为滑动效应,亦称克林肯柏效

59、应。亦称克林肯柏效应。第第145页页第第146页页滑动效应的特征滑动效应的特征1、同一岩石，同一种气体，在不同的平均压力下测得的气、同一岩石，同一种气体，在不同的平均压力下测得的气体渗透率不同；底平均压力下气体渗透率比较高，高平均体渗透率不同；底平均压力下气体渗透率比较高，高平均压力下气体渗透率比较低。压力下气体渗透率比较低。2、同一岩石，同一平均压力，不同气体测得的渗透率不同。、同一岩石，同一平均压力，不同气体测得的渗透率不同。3、同一岩石，不同气体测得的渗透率和平均压力的直线关、同一岩石，不同气体测得的渗透率和平均压力的直线关系交纵坐标于一点，该点的气体渗透率与同一岩石的液体系交纵坐标于一

60、点，该点的气体渗透率与同一岩石的液体渗透率是等价的，故称等价液体渗透率，亦称克林肯柏渗渗透率是等价的，故称等价液体渗透率，亦称克林肯柏渗透率。克氏渗透率可以下式表示：透率。克氏渗透率可以下式表示：PbKKg/+1=第第147页页流量管气测渗透率方法（空气压水法）流量管气测渗透率方法（空气压水法）一、测量原理二、计算公式2=mTALBk第第148页页第四节第四节 渗透率和其它岩石物性的关系渗透率和其它岩石物性的关系一一.毛管渗流定律毛管渗流定律 J.Kozeny(1927年年)将泊稷叶公式应用到毛细管渗将泊稷叶公式应用到毛细管渗流中流中,实验并证明了在一定的流速范围内导管直径可以实验并证明了在一