流体势研究方法课件.ppt

1、概念：静岩压力是指由上覆沉积物的概念：静岩压力是指由上覆沉积物的基质和孔隙基质和孔隙空间流体空间流体的总重量所引起的压力，也可称作上覆的总重量所引起的压力，也可称作上覆岩层压力。岩层压力。静岩压力随上覆沉积物的增厚而加大，通常用静岩压力随上覆沉积物的增厚而加大，通常用pr=+p来表示。即：静岩压力来表示。即：静岩压力(pr)等于颗粒产生的有效压力等于颗粒产生的有效压力()与孔隙流体产生的流体压力与孔隙流体产生的流体压力(p)之和。之和。计算公式：计算公式：pr=Hrg式中式中 pr静岩压力静岩压力 H上覆沉积物的厚度上覆沉积物的厚度 r上覆沉积物的平均总体密度上覆沉积物的平均总体密度 g重力加

2、速度重力加速度2 静岩压力梯度静岩压力梯度概念：静岩压力梯度指当上覆沉积物每增加单位厚度时所增加的压概念：静岩压力梯度指当上覆沉积物每增加单位厚度时所增加的压力，用力，用 Pa/m 表示。表示。若上覆沉积物的平均总体密度为若上覆沉积物的平均总体密度为2.3103Kg/m3，则静岩压力梯，则静岩压力梯度为度为2.3104Pa/m。3 静水压力（静水压力（hydrostatic pressure）概念：静水压力是指由静水柱重量所引起的压力。石油地质学中静水压力通常的含义是由概念：静水压力是指由静水柱重量所引起的压力。石油地质学中静水压力通常的含义是由“在地层连在地层连通孔隙中的水柱所产生的压力通孔

3、隙中的水柱所产生的压力”。计算公式：计算公式：pw=Hwg式中式中 pw静水压力静水压力 H水覆水柱的高度水覆水柱的高度 w水的密度水的密度 g重力加速度重力加速度单位：单位：帕斯卡帕斯卡(Pa)(Pa)或常用或常用兆帕兆帕(MPa)MPa)概念：异常地层压力是指高于或低于静水压力值的地层压力概念：异常地层压力是指高于或低于静水压力值的地层压力.异常高压（异常高压（surpressure）：高于静水压力值的地层压力）：高于静水压力值的地层压力.最初人们是从防止钻井事故的角度出发来研究异常压力的，并常常把它看作最初人们是从防止钻井事故的角度出发来研究异常压力的，并常常把它看作是一种偶然的和特殊的

4、地质现象。后来，发现含油气层与异常高压层在剖面是一种偶然的和特殊的地质现象。后来，发现含油气层与异常高压层在剖面上常有一定的关系，从而引起人们极大的注意。异常高压是普遍的现象。上常有一定的关系，从而引起人们极大的注意。异常高压是普遍的现象。异常低压（异常低压（subpressure）：低于静水压力值的地层压力）：低于静水压力值的地层压力.压力深度静水压力如果地下某一深度的地层压力等于如果地下某一深度的地层压力等于(或接近）或接近）该深度的静水压力，则称该地层具有正常地该深度的静水压力，则称该地层具有正常地层压力层压力 01000200030004000500060007000050100150

5、地层压力(MPa)埋深（m）静岩压力静水压力8.8.水动力水动力（1）水动力的概念）水动力的概念v静水压力状态：静水压力状态：地层水不流动，没有水动力。地层水不流动，没有水动力。ABCDH1H2静水压面静水压面P=P+Zwg=Hwg+Zwg（HZ）wg 无论各点的绝对地层压力如何，水的流动方向总是从折算压力高向折算压力低的方向流动。而不管其地层无论各点的绝对地层压力如何，水的流动方向总是从折算压力高向折算压力低的方向流动。而不管其地层压力如何压力如何.折算压力可以用折折算压力可以用折算水头表示，算水头表示，h=H +ZZq水动力：水动力：连通储层两点之间剩余压力的差值连通储层两点之间剩余压力的

6、差值 （压力梯度）（压力梯度）各点的剩余压力不相等，地层水将发生流动各点的剩余压力不相等，地层水将发生流动v动水压力状态：动水压力状态：第二节第二节 地下流体势地下流体势q M.K.Hubbert(1940 M.K.Hubbert(1940，1953)1953)最早把流体势概念引入石油地质学最早把流体势概念引入石油地质学 qW.A.England(1987)W.A.England(1987)对对HubbertHubbert流体势的概念进行了完善流体势的概念进行了完善 q单位物质所具有的总机械能称为势。单位物质所具有的总机械能称为势。对于流体来讲，就是对于流体来讲，就是流体势流体势 qHubbe

7、rtHubbert势势质量势质量势qEnglandEngland势势体积势体积势 一、流体势的概念一、流体势的概念povdpgz2221 1Hubbert势（质量势）势（质量势）单位质量的流体相对于基准面所具有的总机械能单位质量的流体相对于基准面所具有的总机械能g重力加速度，重力加速度，9.81m/s；z测点相对于基准面的距离，测点相对于基准面的距离，m；（基准面以上为正）；（基准面以上为正）p测点孔隙压力，测点孔隙压力，PaPa；流体密度流体密度，kg/m3，v v流速，流速，m/s。式中：式中：流体势，流体势，J/kg；q第一项：重力势能第一项：重力势能反映重力的影响，反映重力的影响，相当

8、于将相当于将单位质量流体从基准面移至高程单位质量流体从基准面移至高程Z处克服重力所做的功；处克服重力所做的功；第二项：弹性势能第二项：弹性势能-反映压力的影响，反映压力的影响，第三项：动能反映流体流速影响，第三项：动能反映流体流速影响，是单位质量流体在流速为是单位质量流体在流速为V V时所具有的动能时所具有的动能 Z-测点距基准面的距离（测点距基准面的距离（m）（正负）（正负）P-测点的孔隙流体压力（测点的孔隙流体压力（Pa）r-测点储层的孔隙喉道半径（测点储层的孔隙喉道半径（m）地表povdpgz22povdpgz22wwpgzoopgzpoggpdpgz水势：水势：油势：油势：气势：气势：

9、wwgPZh水头：水头：测压水头测压水头是测点高程与测点的静水是测点高程与测点的静水柱高度（测点至测压面的高差）之柱高度（测点至测压面的高差）之和和 很显然，水头很显然，水头h hw w与水势与水势W W之间为线性正比关系之间为线性正比关系W W=g=gh hw w。水头越高，水势越大。因而，水头也常用来判别地。水头越高，水势越大。因而，水头也常用来判别地层水流动方向。层水流动方向。M.K.Hubbert M.K.Hubbert的流体势概念已被广泛引用，成为人们研究油的流体势概念已被广泛引用，成为人们研究油气运移规律的基础理论。但是气运移规律的基础理论。但是HubbertHubbert所定义的

10、流体势主要考所定义的流体势主要考虑了流体的位能和压能，也即主要考虑了作用在流体上的两种虑了流体的位能和压能，也即主要考虑了作用在流体上的两种作用力作用力重力和弹性力。没有考虑油气在地下孔隙地层中运重力和弹性力。没有考虑油气在地下孔隙地层中运动时非常重要的另一种作用力动时非常重要的另一种作用力毛细管力。因而，用毛细管力。因而，用HubbertHubbert的水势概念研究地下水运动规律合适。的水势概念研究地下水运动规律合适。用由此水势概念引出的油势、气势概念研究油气运移问题时，用由此水势概念引出的油势、气势概念研究油气运移问题时，必须把必须把“油势油势”或或“气势气势”与与“毛细管压力毛细管压力”

11、结合起来讨论，结合起来讨论，显然这对定量研究油气运移问题是不方便的。显然这对定量研究油气运移问题是不方便的。2 2England势（体积势）势（体积势）单位体积的流体相对于基准面所具有的总机械能单位体积的流体相对于基准面所具有的总机械能rpdpgzPcos20式中：式中：流体势，流体势，J/m3；两相界面张力，两相界面张力，N/m；毛细管半径，毛细管半径，m。r第一项：第一项：重力势能重力势能反应重力（浮力）的影响反应重力（浮力）的影响第二项：第二项：弹性势能弹性势能-反映压力的影响反映压力的影响第三项：第三项：界面势能（毛细管压力）反映毛细管力的影响界面势能（毛细管压力）反映毛细管力的影响

12、pgzwwpogwggggrpdpgzcos2)(/orpgzowocos2/水势：水势：油势油势：气势：气势：hW折算压力折算压力折算压力：折算压力：测点的实际压力再加上测点到基准面的水柱压力，或者测点的实际压力再加上测点到基准面的水柱压力，或者从测势面到基准面的水柱压力。从测势面到基准面的水柱压力。rpdpgzPcos20二、流体势与油气运移二、流体势与油气运移AB1B2C1C2ZAZBZCPAPBPC基准 面（地表面)1.1.静水压力条件静水压力条件AwgzA点的压力：点的压力：PA=wAogzzgAwAw)(A点的水势：点的水势：0)(BwBwwBgzzgB点的水势：点的水势：0)(C

13、wCwwcgzzgC点的水势：点的水势：静水压力条件下，水势处处相等，水不流动静水压力条件下，水势处处相等，水不流动rgzBowoBcos2)(B点的油势：点的油势：rPzgAAooAcos2)(A点的油势：点的油势：rgzrgzZgAowAwAocos2)(cos2)(=rgzCowoCcos2)(C点的油势：点的油势：静水压力条件下，油势下大上小，静水压力条件下，油势下大上小，油气从深部向浅部运移油气从深部向浅部运移AB1B2C1C2ZAZBZCPAPBPC基准 面（地表面)ABChAhBhCh1h2h3基准面供水 区泄水区测压面2.2.动水压力条件动水压力条件二、流体势与油气运移二、流体

14、势与油气运移)(111AwAwwAwwAhhgghghPghA点的水势：点的水势：B点的水势：点的水势：)(2BwwBhhg)(3CwwChhgC点的水势：点的水势：在动水压力条件下，地层水的流动方向只与水势的高低有关，而在动水压力条件下，地层水的流动方向只与水势的高低有关，而与地层绝对压力的高低无关。与地层绝对压力的高低无关。ABChAhBhCh1h2h3基准面供水 区泄水区测压面2.2.动水压力条件动水压力条件二、流体势与油气运移二、流体势与油气运移)()(32hhgowwBCoBC油势差：油势差：在动水压力条件下，石油的运移方向取决于水动力与石油上浮力在动水压力条件下，石油的运移方向取决

15、于水动力与石油上浮力的大小的大小三、三、流体势的计算流体势的计算:rpdpgZpcos2)(0压汞数据压汞数据压力测试数据压力测试数据分层数据分层数据构造图构造图计算流体势常用公式计算流体势常用公式=g=gZ ZP P（未考虑毛细管力）（未考虑毛细管力）式中：该点的流体势（J/Kg），Z该点相对于基准面（高程为0m）的高程（m）P该点的流体压力（Pa）流体密度（Kg/m3）g重力加速（m/s2）注：流体压力单位也可用MPa 1MPa=1106 Pa根据地质特征确定势分析的目的层（可以砂岩储集层，不整合面等）根据地质特征确定势分析的目的层（可以砂岩储集层，不整合面等）求取目的层顶面的求取目的层顶

16、面的Z Z、P P等参数，代入上式计算目的层的流体等参数，代入上式计算目的层的流体 势值（分别用势值（分别用oo、gg、ww）表示油势、气势、水势）表示油势、气势、水势）编制流体势平面等值线图编制流体势平面等值线图分析流体的空间分布特征，进而分析流体运移和聚集的规律性分析流体的空间分布特征，进而分析流体运移和聚集的规律性流体势分析步骤难点难点=gZP=gZPhCAB注：h为B层的底井如基准面选择地表Z=-hZ的选取=gZPP的选取地层测试资料或试油数据里的静压数据恢复某一时期流体势需要资料及计算步骤恢复某一时期流体势需要资料及计算步骤与现今流体势计算方法不同的是所用的与现今流体势计算方法不同的

17、是所用的Z Z值是值是古埋深古埋深所用的所用的P P值是古压力值是古压力1.1.古埋深古埋深2.2.古压力古压力123111223现今厚度剥去3层再剥去2层3层沉积末期1.恢复古埋深的方法回剥法层层回剥恢复古埋深式中,Pf为地层压力,Pa；Pov为上覆负荷,Pa,与古埋深有关；Vint为地层层速度,m/s；Vmxp为地层中刚性颗粒的速度,m/s；Vmnp为孔隙流体速度,m/s。由于Vmxp和Vmnp相对于Vint的变化比较小,可以视为常数。645总的计算公式2.古地层压力的恢复公式刘震等1993年提出的“改进的Fillippone公式”模型计算古地层压力Vint为地层层速度Pov为上覆负荷式中

18、：(z)为任意埋深地层密度H为计算点埋深值;然后将计算点相应地层年代、埋深值所确定的孔隙度值代入时间平均方程(公式5),求取地层速度值;最后应用公式(4)即可计算出其地史时期的古流体压力。6计算时,首先选取研究区井的地层密度测井数据,分区拟合出研究区的地层密度随埋深的变化曲线(图1),并将其代入上覆地层压力计算公式,求得地层的地静压力,即:2.古地层压力的恢复Pov求取方法2.古地层压力的恢复古孔隙度恢复方法某地区孔隙度与深度拟合曲线古埋深得到就能算出古孔隙度式中,(z,t)是任意埋深、任意时间的岩石孔隙度,%;A、B、C和D为经验系数,可以将机械压实作用以外的其它成岩作用对孔隙度的改变都归结

19、在这4个经验系数上。目前目前,许多人认为岩石孔隙度仅仅是受埋深控制的单变量函数许多人认为岩石孔隙度仅仅是受埋深控制的单变量函数,即即流体运移方向流体运移方向:垂直于等势线从高势区流向低势区垂直于等势线从高势区流向低势区有利的聚集区有利的聚集区:低势闭合区低势闭合区汇聚流指向区汇聚流指向区运移流线型式运移流线型式焉 耆黑 疙 瘩四 十 里 城七 颗 星包 头 湖才 饮 诺 尔博 湖本 布 图七 里 铺种 马 场 连宝 1 0 5宝 1图 1焉 2图 3宝 2焉 参 1宝 2星 1宝 4宝 3马 1马 2博 南 1库 浅 1焉 浅 1霍拉山库鲁克山 焉 耆 盆 地 三 工 河 组 在 侏 罗 系

20、沉 积 期 末 油 势 等 值 线 图0510km残留边界种马场高势带南部高势带博南低势带北部低势区1 1、运聚单元、运聚单元 所谓油气运聚单元，就是具有相似油气运移聚集特征的相对地质单元。油气运聚单元以油气聚集带（包所谓油气运聚单元，就是具有相似油气运移聚集特征的相对地质单元。油气运聚单元以油气聚集带（包含二级构造带、岩性带、地层尖灭带、超覆带等）为核心，并包含为该油气聚集带提供油气源的有效烃源含二级构造带、岩性带、地层尖灭带、超覆带等）为核心，并包含为该油气聚集带提供油气源的有效烃源岩体。岩体。2、运聚单元划分、运聚单元划分输 导 层区 域 盖 层分 隔 槽分 隔 槽输 导 层区 域 盖

21、层A源 岩 供 烃 中 心B源 岩 供 烃 中 心油 气 优 势 运 移 方 向油 气 分 流 运 移 方 向输 导 层区 域 盖 层分 隔 槽分 隔 槽输 导 层区 域 盖 层A源 岩 供 烃 中 心B源 岩 供 烃 中 心油 气 优 势 运 移 方 向油 气 分 流 运 移 方 向区域盖层分隔槽控制油气运移方向和划分油气成藏体系地质概念模型区域盖层分隔槽控制油气运移方向和划分油气成藏体系地质概念模型A 分隔槽向供烃中心左侧偏移，油气趋向右侧运聚；分隔槽向供烃中心左侧偏移，油气趋向右侧运聚；B 分隔槽向供烃中心右侧偏移，油气趋向于向左侧运分隔槽向供烃中心右侧偏移，油气趋向于向左侧运聚。聚。运

22、聚单元边界的划分是在含油气系统研究的基础上实现。首先作运聚单元边界的划分是在含油气系统研究的基础上实现。首先作出有效烃源岩大量生排烃期有效烃源岩层系顶面（储层底面）的流体出有效烃源岩大量生排烃期有效烃源岩层系顶面（储层底面）的流体势图，研究油气疏导体系的分布；在流体势图上根据高势面的分布划势图，研究油气疏导体系的分布；在流体势图上根据高势面的分布划出油气运移分割槽；以分割槽为边界并考虑油气疏导体系的分布确定出油气运移分割槽；以分割槽为边界并考虑油气疏导体系的分布确定出油气运聚单元的边界。出油气运聚单元的边界。辽河坳陷是一个具有多油品性质、多油气藏类型、多套含油层系、地质情况复杂多样的大型复式油

23、气区。由三个凸起和三个凹陷构成。面积：12400（7013）km2二维地震:60482km三维地震:9487km2完钻探井:2555口探明石油储量:20.43亿吨探明天然气:1800.5亿方原油产量:1248万吨根据实际资料采集情况以及辽河西部凹陷地质条件分析，辽河西部凹陷成藏的关键时期分别为沙三段沉积末期和东营组沉积末期，因此主要恢复沙四底部到沙三段沉积末期的流体势，以及沙三底部恢复到东营末期的流体势。西部凹陷流体压力演化与油气运聚对应关系西部凹陷流体压力演化与油气运聚对应关系按主要成藏期的流体势划分成藏体系：按主要成藏期的流体势划分成藏体系：1 1）ESES4 4：沙三期末流体势：沙三期末流体势 2 2）ESES3 3：东营期末流体势：东营期末流体势 考虑油气藏的分布考虑油气藏的分布 考虑油气类型的分布考虑油气类型的分布 考虑烃源岩和油气藏油源关系，纵向划分两个聚油气层系：考虑烃源岩和油气藏油源关系，纵向划分两个聚油气层系：1)沙四段沙四段 2)沙三、沙二、沙一段和东营组沙三、沙二、沙一段和东营组沙四段底在沙三末期流体势北高南低沙三段底在东营末期流体势南高北低东高西低流体势分布特征流体势分布特征下部聚油气层系（E2S4）成藏体系划分上部聚油气层系（E2S3-E3d-N1g）成藏体系划分成藏体系的划分成藏体系的划分本章完本章完