油藏流体及岩石物理性质课件.ppt

1、第一节 油藏流体物理性质v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。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。v烃类流体的密度小，比水轻。油藏(reservoir）储集流体的岩石(rock)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（温度和压温度和压力力）下所处的状态。）下所处的状态。油藏烃类的油藏烃类的相态相态通常用通常用P PT T图图研究。研究。相：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。某一体系或系统中具有相同成分，相同物理、化学

2、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、固固三种相态三种相态多组分烃类系统相图第一节 油藏流体物理性质泡点线：泡点线：ACAC线，液相区与两相区的分界线线，液相区与两相区的分界线露点线：露点线：BCBC线，气相区与两相区的分界线线，气相区与两相区的分界线等液相线：虚等液相线：虚线，线上的液量的含量相等线，线上的液量的含量相等二、油气化学组成1、天然气的组成 石蜡族低分子饱和烷烃(alkane)（主要）CH47098C2H6C3H8C4H10 非烃气体（少量）H2SH2ON2COCO2C5惰性气体(inert gas):He、Ar第一节 油藏流体物理性质凝析气(condens

3、ate gas):具有反凝析作用能形成凝析油的气田气油藏气(gas of oil reservoir):又叫油田气,伴生气,溶解或气顶中的气气藏气(gas of gas reservoir):又叫气田气,单独聚集成气藏2、天然气的分类干气 （CH498%）湿气（富气）（CH450%，汽油蒸气）酸气1g/m3净气1。第一节 油藏流体物理性质4、体积系数（Bo）三、地层原油高压物性第一节 油藏流体物理性质4、体积系数（Bo）1076.11104286.612321ossoTRCCRCB当ppb时：booboppCBB1B Bobobp pb b压力下的原油体积系数；压力下的原油体积系数；C Co

4、o压缩系数；压缩系数；T T地层温度，地层温度，；o o、g g 原油和天然气相对密度；原油和天然气相对密度；(2)(2)影响因素分析影响因素分析2、油藏温度T ，Bo 3、油藏压力P,Bo当PPb时，P,Bo 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。goVBV四、天

5、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

6、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。1、地层水矿化度五、地层水高压物性地层水长期与岩石rock和地层油petroleum接触地层水中含有大量的无机盐(inorganic salt)定义：单位体积地层水中所含各种离子、分子、盐类、胶体的总含量，称为地层水矿化度，以mg/L或mol/L表示。第一节 油藏流体物理性质分类：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；地层水主要为NaHCO3和CaCl2两种类型，而我们的地面水主要为Na2SO4型。地层水的高压物性对于压力、温度、

7、溶解气等具有一定的稳定性。五、地层水高压物性第一节 油藏流体物理性质3、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。地层水的体积系数变化比较小，一般在1.011.02之间。wswfwVVB1wB2、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。地层水溶解盐类是影响地层水高压物性的根本原因第一节 油藏流体物理性质4、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。1()wwTwVCVP 5、粘度（）地层水粘度：指地层水流动时内摩擦阻力的大小

8、，单位：mPa.s。第一节 油藏流体物理性质储集油气的岩石(rock)储集其中的流体(fluid)第二节 油藏岩石物理性质岩石沉积岩sedimentary rock如碎屑岩(clasolite)、碳酸盐岩(carbonatite)等岩浆岩magmatic rock如花岗岩(granite)、玄武岩(basalt)等如大理岩、片麻岩等变质岩metamorphic rock 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，称为双重介质或三重介质。绝大多数砂岩油、气层被认为是孔隙介质。碳酸盐岩油藏被认为是具有孔隙及裂缝的双重介质；目前三重介质的研究很少。岩石孔隙pore裂缝fract

9、ure储集空间渗流通道溶洞cavern为油气提供孔隙度porosity渗透率permeability第二节 油藏岩石物理性质一、油藏岩石孔隙度1、体积组成bpsVVVsV岩石骨架体积pV孔隙体积其中：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。%100bpVV%1001%100bsbsbVVVVV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流动孔隙度（）f有效孔隙体积Ve与岩石总体积Vb的比值%)100(beeVV可流动的孔隙体积Vf与岩石总体积Vb的比值%)100(bffVV大小第二节 油藏岩石物理性质3、岩石

10、孔隙度的分类第二节 油藏岩石物理性质3、岩石孔隙度的分类三种孔隙度的关系：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。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。toPooVVVVStwpww

11、VVVVStgpggVVVVS1gwoSSS1、油藏含油（水、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。单位孔隙体积中束缚水所占的比例称为束缚水饱和度。%100pwiwiVVS2、束缚水饱和度（Swi)Swi束缚水饱和度；Vwi束缚水体积；Vp孔隙体积；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

12、，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。第二节 油藏岩石物理性质二、油藏岩石流体饱和度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溶剂抽提法溶剂抽提法常压干馏法常压干馏法色谱法色谱法岩石的渗透性：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

13、)表示。三、油藏岩石渗透率1856年、法国水利工程师享利达西未胶结砂充填模型水流渗滤试验1、达西定律(Darcys law)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1、达西定律(Darcys law)三、油藏岩石渗透率适用条件：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；（渗流阻力主要由粘滞

14、力引起）渗流速度必须在适当范围；（渗流阻力主要由粘滞力引起）第二节 油藏岩石物理性质v渗流速度，m3.s-1/m2。QvAQvAvvK PvL渗流速度：真实渗流速度：渗流速度：真实渗流速度：K dPvdx 1、达西定律(Darcys law)第二节 油藏岩石物理性质235.17KReKc235.3Re0.2一般储层岩石和流体物性参数条件下，其临界雷一般储层岩石和流体物性参数条件下，其临界雷诺数为诺数为0.20.3。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

15、不是线性关系。临界流速：临界流速：卡佳霍夫卡佳霍夫R 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；v v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。1、达西定律(Darcys law)第二节 油藏岩石物理性质低速非达西：低速非达西：在低速渗流时，由在低速渗流时，由于流体和岩石之间存在吸附作用，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，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

16、在一个启动压力梯度。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。2、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。3、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。owgKKKK4、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 油藏岩石物理性质达西

17、定律一般形式xDgxpAkkqooorooxDgxpAkkqwwwrwwxDgxpAkkqgggrgg多相流第二节 油藏岩石物理性质5、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：SwiSw10001000100100101011渗透性极好渗透性好渗透性一般渗透性差渗透性极差四、油层渗透率影响因素五、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

18、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 油藏岩石物理性质砂岩储集岩砂岩储集岩1-1-连通孔隙；连通孔隙；2-2-喉道；喉道；3-3-死胡同孔隙；死胡同孔隙；4-4-微毛细管束缚孔隙；微毛细管束缚孔隙；5-5-颗粒；颗粒；6-6-孤立的孔隙孤立的孔隙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

19、颗粒大小、形状、表面粗糙程度以及胶结程度的变化都是导致孔隙结构复杂的原因。第二节 油藏岩石物理性质八、岩石毛管力曲线第二节 油藏岩石物理性质 毛管压力是在多孔介质的微细毛管中，跨越两种非混相流体弯曲毛管压力是在多孔介质的微细毛管中，跨越两种非混相流体弯曲界面的压力差，其数学表达式为：界面的压力差，其数学表达式为：rPccos2压汞法的基本原理压汞法的基本原理 必须对非湿相流体施压，才能将它注入到岩芯的孔隙中去。必须对非湿相流体施压，才能将它注入到岩芯的孔隙中去。所加的压力就是附加的毛管压力。所加的压力就是附加的毛管压力。随着注入压力的不断增加，随着注入压力的不断增加，水银就不断进入较小的孔隙。

20、水银就不断进入较小的孔隙。毛管压力曲线？毛管压力曲线？毛管压力曲线就是毛细管压力与湿相饱和度的关系曲线。毛管压力曲线就是毛细管压力与湿相饱和度的关系曲线。弯液面在毛细管中上升的现象弯液面在毛细管中上升的现象rghPowccos22.1毛管力八、岩石毛管力曲线第二节 油藏岩石物理性质八、岩石毛管力曲线1、毛管力曲线的基本特征初始段中间平缓段末端上翘段随压力的增加,非润湿相饱和度缓慢增加。表面孔或较大的缝隙中间平缓段越长,说明岩石喉道的分布越集中,分选越好。平缓段位置越靠下,说明岩石主要喉道半径越大。主要的进液段随着压力的升高,非湿相将进入越来越细的孔隙喉道,但进入速度越来越小,最后曲线与纵坐标轴

21、几乎平行,即压力再增加,非湿相不再进入岩样。第二节 油藏岩石物理性质八、岩石毛管力曲线第二节 油藏岩石物理性质2、毛管力曲线的特征参数非湿相流体开始进入岩心中最大喉道的压非湿相流体开始进入岩心中最大喉道的压力或非湿相开始进入岩心的最小压力，称为阈力或非湿相开始进入岩心的最小压力，称为阈压压,或或“入口压力入口压力”或或“门坎压力门坎压力”。数值上等于沿毛管压力曲线的平坦部分作数值上等于沿毛管压力曲线的平坦部分作切线与纵轴相交的值。入门压力越小，表明连切线与纵轴相交的值。入门压力越小，表明连通孔喉半径越大，储集层连通性越好。通孔喉半径越大，储集层连通性越好。(1)阈压PT最大喉道半径rmax 渗

22、透性好的岩石,阈压均比较低；反之,阈压比较大。第二节 油藏岩石物理性质(2)饱和度中值压力Pc50指驱替毛管力曲线上非湿相饱和度为50%时对应的毛管压力,简称中值压力。中值半径r50因为岩石的孔隙分布接近正态分布,所以r50可定性地视为岩石的平均喉道半径的大小。岩石物性越好,Pc50越低,r50越大；物性差的岩石,Pc50很高,甚至在毛管力曲线上读不出来(曲线上非湿相饱和度小于50%)。第二节 油藏岩石物理性质当驱替压力达到一定值后,压力再升高,湿相饱和度也不再减小，毛管力曲线与纵轴几乎平行,此时岩心中的湿相饱和度称为最小湿相饱和度Smin。(3)最小湿相饱和度Smin对于亲水岩石,Smin相

23、当于岩石的束缚水饱和度。湿相饱和度Smin越小，表明岩石含油饱和度越大。第二节 油藏岩石物理性质退汞曲线：压力接近零时岩心中的含汞饱和度称为最小含汞饱和度SKpmin(相当于亲水油藏水驱后的残余油饱和度)。退汞效率WE相当于强亲水油藏的水驱采收率。(4)退汞效率WE进汞曲线：最高压力点对应的岩心中的含汞饱和度称为最大含汞饱和度Skpmax(相当于强亲水油藏的原始含油饱和度)退汞效率WE：maxminmaxHgHgHgESSSW第二节 油藏岩石物理性质岩石亲水岩石亲水,毛管力是水驱油的动力毛管力是水驱油的动力,否则毛管力是水驱油的阻力否则毛管力是水驱油的阻力。3、毛管力应用第二节 油藏岩石物理性

24、质TPrcos2max第二节 油藏岩石物理性质3、毛管力应用润湿现象润湿现象:九、润湿性第二节 油藏岩石物理性质1 1、润湿的定义、润湿的定义2 2、衡量润湿性的参数、衡量润湿性的参数（润湿角）（润湿角）过气液固或液液固三相交点对液滴过气液固或液液固三相交点对液滴表面所作的切线与液固表面所夹的角。表面所作的切线与液固表面所夹的角。第二节 油藏岩石物理性质九、润湿性指液体在分子力作用下在固体表面的流散现象。指液体在分子力作用下在固体表面的流散现象。储层岩石成分、流体成储层岩石成分、流体成分、矿物表面粗糙度以及孔隙结构的非均质性等因素都会影响储层的润湿性。分、矿物表面粗糙度以及孔隙结构的非均质性等

25、因素都会影响储层的润湿性。油层润湿性与石油采收率密切相关。油层润湿性与石油采收率密切相关。3 3、润湿性的判断、润湿性的判断九、润湿性第二节 油藏岩石物理性质亲水岩石中的油水分布亲油岩石中的油水分布第二节 油藏岩石物理性质第二节 油藏岩石物理性质第二节 油藏岩石物理性质敏感性：敏感性：水敏水敏速敏速敏酸敏酸敏碱敏碱敏盐敏盐敏应力敏感应力敏感水驱油效率水驱油效率第二节 油藏岩石物理性质十、其它性质 在储层中油、气、水构成一个统一的水动力系统。这个系统是由含油区、含气区和含水区所组成。一、油气水分布表征参数含油边缘含水边缘边水油水过渡带含油气高度含油面积第三节 相关概念：底水油藏底水油藏边水油藏边

26、水油藏第三节 相关概念一、油气水分布表征参数：第三节 相关概念二、各种压力概念 第二节 油藏岩石物理性质 0pH二、各种压力概念 第二节 油藏岩石物理性质二、各种压力概念 第二节 油藏岩石物理性质二、各种压力概念 第二节 油藏岩石物理性质二、各种压力概念 第二节 油藏岩石物理性质复习提要复习提要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、地层水矿化度、地层水矿化度2 2、地层水硬度、地层水硬度3 3、体积系数（、体积系数（B BW W）4 4、压缩系数（、压缩系数（C Cw w）5 5、粘度、粘度复习提要复习提要六、油藏综合压缩系数六、油藏综合压缩系数七、七、绝对渗透率绝对渗透率、有效渗透率有效渗透率、相对渗透率相对渗透率owgKKKK1 rgrwroKKK八、八、相对渗透率曲线及其应用相对渗透率曲线及其应用九、各种压力概念九、各种压力概念（1 1）含油（气、水）饱和度）含油（气、水）饱和度（2 2）束缚水饱和度（）束缚水饱和度（残余含油饱和度残余含油饱和度