1、油藏物理基礎油藏物理基礎長江大學長江大學石油工程學院石油工程學院20052005年年2 2月月第第2頁頁油油 層層 物物 理理油層物理是石油工程專業的一門主干油層物理是石油工程專業的一門主干課程，同時也是石油地質、油田化學課程，同時也是石油地質、油田化學等相關專業的一門實驗性極強的重要等相關專業的一門實驗性極強的重要專業基礎課，它的主要任務是為準確專業基礎課，它的主要任務是為準確地認識油氣藏，能動地改造油氣藏，地認識油氣藏，能動地改造油氣藏，高效地開發油氣藏提供可靠的儲層物高效地開發油氣藏提供可靠的儲層物性參數和揭示其微觀滲流機理。它對性參數和揭示其微觀滲流機理。它對油氣地質勘探、油氣藏開發和

2、提高油油氣地質勘探、油氣藏開發和提高油氣采收率起著十分重要的作用。氣采收率起著十分重要的作用。第第3頁頁儲運工程儲運工程油藏工程油藏工程對整個油氣藏的認識對整個油氣藏的認識GasOilWater取一小塊巖取一小塊巖心出來研究心出來研究用戶采油工程采油工程緒 論WOCGOC一、研究對象一、研究對象第第4頁頁粒間孔隙介質(單重介質)巖石骨架孔隙(含有Gas、Oil、Water等)基質裂縫溶洞裂縫-孔隙裂縫-溶洞雙重或多重介質油層物理油層物理研究內容研究內容滲流力學研究內容滲流力學研究內容抽象出來研究抽象出來研究二、研究內容二、研究內容第第5頁頁等徑毛細管(半徑r相等)不等徑毛細管(半徑r不相等)理

3、想的地質或巖石模型油層物理研究的主要內容：研究巖石、流體的物理性質以及流體在巖石中的滲流機理的一門學科。滲流力學研究內容：流體在油氣層中的滲流形態及滲流規律第第6頁頁學習油層物理的目的：為油氣田開發方案設計提供必備的一些參數（地層巖石的物性參數；地層流體的物性參數；多相共滲時巖石與流體相互作用的物性參數。）本課程的主要內容： 1、如何獲取、這些參數值主要內容之一。 2、分析討論一些驅油機理主要內容之二。課程特點：第第7頁頁第第8頁頁第一章第一章 油氣藏流體的化學組成與性質油氣藏流體的化學組成與性質 石油與天然氣從化學組成上講是同一類物質。主要是由烷烴、環烷烴和石油與天然氣從化學組成上講是同一類

4、物質。主要是由烷烴、環烷烴和芳香烴這三種飽和烴構成，其化學通式為芳香烴這三種飽和烴構成，其化學通式為CnH2n+2。 在常溫常壓下：在常溫常壓下： C1C4為氣態為氣態 是天然氣的主要成分是天然氣的主要成分 C5C15為液態為液態 是石油的主要成分是石油的主要成分 C16以上為固態以上為固態 即石蠟即石蠟 第一節第一節 石油的化學組成石油的化學組成一、石油的元素組成一、石油的元素組成 石油主要含碳、氫元素，也含有氧、硫、氮以及其它一些微量元素。石油主要含碳、氫元素，也含有氧、硫、氮以及其它一些微量元素。 按質量百分比：按質量百分比：碳含量占碳含量占83%87% 氫含量占氫含量占11%14% 二

5、者合計一般占二者合計一般占95%99% 非碳、氫元素總含量不過非碳、氫元素總含量不過1%5%詳見教材表詳見教材表1-1和表和表1-2第第9頁頁 二、石油中烴類化合物二、石油中烴類化合物 烷烴烷烴 環烷烴環烷烴 和和 芳香烴芳香烴 三、石油中的非烴類化合物三、石油中的非烴類化合物 含氧化合物含氧化合物環烷酸、苯酚和脂肪酸等環烷酸、苯酚和脂肪酸等 含硫化合物含硫化合物硫化氫、硫醇、硫醚和噻吩等硫化氫、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 膠質和瀝青質膠質和瀝青質屬非烴化合物，多為高分子雜環屬非烴化合物，多為高分子雜環 的氧、硫、氮化合

6、物，對石油的性質影響較大的氧、硫、氮化合物，對石油的性質影響較大 四、原油的分子量、含蠟量及膠質、瀝青質含量四、原油的分子量、含蠟量及膠質、瀝青質含量 原油的分子量原油的分子量 含蠟量（包括石蠟和地蠟）含蠟量（包括石蠟和地蠟） 膠質含量：分子量約膠質含量：分子量約3001000 瀝青質含量：分子量大于瀝青質含量：分子量大于1000， 含硫量含硫量第第10頁頁 第二節第二節 原油的物性與分類原油的物性與分類 一、原油的物理性質一、原油的物理性質 1、顏色、顏色 原油顏色主要與原油中輕重組分及膠質、瀝青質含量有關，原油顏色主要與原油中輕重組分及膠質、瀝青質含量有關，膠質瀝青質含量越高原油顏色越深。

7、膠質瀝青質含量越高原油顏色越深。 2、原油的密度與相對密度、原油的密度與相對密度 原油的密度是指單位體積原油的質量原油的密度是指單位體積原油的質量 地面原油的相對密度定義為原油的密度與某一溫度和壓力地面原油的相對密度定義為原油的密度與某一溫度和壓力下的水的密度之比。我國習慣上是指下的水的密度之比。我國習慣上是指1atm、20C時的原油與時的原油與1atm、4C純水的密度之比，用純水的密度之比，用 d420 表示。表示。oooVm=5 .131_5 .141=oAPI第第11頁頁 3、凝固點、凝固點 原油的凝固點是指原油冷卻時由流動態到失去流動性的臨界溫度點。原油的凝固點是指原油冷卻時由流動態到

8、失去流動性的臨界溫度點。 原油凝固點一般在原油凝固點一般在-5650 C之間，凝固點高于之間，凝固點高于40 C的原油稱為高凝的原油稱為高凝油。油。 4、原油的粘度、原油的粘度 原油流動時內部摩擦而引起的阻力大小的度量。原油流動時內部摩擦而引起的阻力大小的度量。 5、閃點、閃點 閃點或閃火點是只指可燃液體的蒸汽同空氣的混合物在接近火焰時能短閃點或閃火點是只指可燃液體的蒸汽同空氣的混合物在接近火焰時能短暫閃火時的溫度。暫閃火時的溫度。 原油的閃點一般在原油的閃點一般在30180 之間之間 6、熒光性、熒光性 原油在紫外光照射下發出一種特殊光亮的特征稱為原油的熒光性原油在紫外光照射下發出一種特殊光

9、亮的特征稱為原油的熒光性 7、旋光性、旋光性 原油的旋光性是指偏光通過原油時，偏光面對其原來的位置旋轉一定原油的旋光性是指偏光通過原油時，偏光面對其原來的位置旋轉一定角度的光學特性角度的光學特性 8、導電率、導電率 原油為非極性物質，是非導體，原油電阻率為原油為非極性物質，是非導體，原油電阻率為10111018 m第第12頁頁二、地面原油的分類二、地面原油的分類1、按含硫量分為：、按含硫量分為：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.之間之間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、按膠質瀝青質含量分為：、按

10、膠質瀝青質含量分為：少膠原油少膠原油原油中膠質瀝青質含量在以下原油中膠質瀝青質含量在以下膠質原油膠質原油原油中膠質瀝青質含量在之間原油中膠質瀝青質含量在之間多膠原油多膠原油原油中膠質瀝青質含量在以上原油中膠質瀝青質含量在以上、按含蠟量分為：、按含蠟量分為：少蠟原油少蠟原油原油中含蠟量在以下原油中含蠟量在以下含蠟原油含蠟原油原油中含蠟量在之間原油中含蠟量在之間高含蠟原油高含蠟原油原油中含蠟量在以上原油中含蠟量在以上、按原油的關鍵組分分為：、按原油的關鍵組分分為：凝析油凝析油密度小于密度小于.（）的原油）的原油石蠟基原油石蠟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）的原油環烷基原油環烷基原油密度大于密度大于.（）的原油）的原油第第13頁頁說明：資源供應量中：2005年哈油200萬噸，2007年哈油1000萬噸，2010年哈油2000萬噸。 、按地面脫氣原油相對密度分為：、按地面脫氣原油相對密度分為：輕質油、中質油、重質油（見教材表）輕質油、中質油、重質油（見教材表）三、地層原油分類三、地層原油分類低粘油低粘油油層條件下原油粘度低于油層條件下原油粘度低于中粘油中粘油油層條件下原油粘度低于油層條件下原油粘度低于高粘油高粘油油層條件下原油粘度低于油層條件下原油粘度低于稠油稠油油層條件下原油粘度高于油層條件下原油粘度高于，相對密度大于相對密度大

12、于.凝析油凝析油地層條件下為氣相烴類，開采時氣藏壓力低于露點壓力地層條件下為氣相烴類，開采時氣藏壓力低于露點壓力后凝析出液態烴后凝析出液態烴揮發油揮發油地層條件下呈液態，相態上接近臨界點，在開發過程中地層條件下呈液態，相態上接近臨界點，在開發過程中揮發性強，收縮率高；油氣比一般在揮發性強，收縮率高；油氣比一般在之間，一般相對密度小于之間，一般相對密度小于.，體積系，體積系數大于數大于.。高凝油高凝油凝固點高于凝固點高于的高含蠟原油。的高含蠟原油。第第14頁頁第三節天然氣的化學組成第三節天然氣的化學組成 天然氣是以石蠟族低分子飽和烴氣體和少量非烴氣天然氣是以石蠟族低分子飽和烴氣體和少量非烴氣體組

13、成的混合物。體組成的混合物。按其化學組成，甲烷（按其化學組成，甲烷（CHCH4 4）占絕大部分（）占絕大部分（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，還含有少量的非烴類氣體。如硫化氫（此外，還含有少量的非烴類氣體。如硫化氫（H H2 2S S）、有）、有毒的有機硫（硫醇毒的有機硫（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）及水氣，有時也含微量的稀有）

14、及水氣，有時也含微量的稀有氣體，如氦（氣體，如氦（HeHe）和氬（）和氬（ArAr）等。）等。第第15頁頁典型典型天然氣的組成天然氣的組成 單位：體積百分數單位：體積百分數成分成分天然氣天然氣產自油井的氣產自油井的氣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氫硫化氫7098110痕跡痕跡5痕跡痕跡2痕跡痕跡1痕跡痕跡0.5痕跡痕跡無無痕跡痕跡5痕跡痕跡1偶然痕跡偶然痕跡5092515214110痕跡痕跡5痕跡痕跡3無無0.5痕跡痕跡4無無痕跡痕跡6第第16頁頁 說明：延長及陜北產量來自股份公司西部規劃。第四節油氣藏分類第四節油氣藏分類分類方法一分類

15、方法一重 油 油 藏一 般 黑 油 油 藏黑 油 油 藏高 收 縮 油 油 藏 揮 發 油 油 藏輕 質 油 藏油 藏富 凝 析 氣 氣 藏 貧 凝 析 氣 氣 藏凝 析 氣 藏濕 氣 氣 藏 干 氣 氣 藏氣 藏氣 藏油 氣 藏第第17頁頁分類方法二分類方法二 根據流體的組成、相態特征，參考礦場生產流體氣油地面原油密度根據流體的組成、相態特征，參考礦場生產流體氣油地面原油密度和生產流體中甲烷的摩爾含量等參數，近似地劃分為以下幾種油氣藏和生產流體中甲烷的摩爾含量等參數，近似地劃分為以下幾種油氣藏類型：類型：（1）氣藏：）氣藏：以甲烷為主，還含有少量乙烷、丙烷和丁烷。以甲烷為主，還含有少量乙烷、

16、丙烷和丁烷。（2）凝析氣藏：）凝析氣藏：含有甲烷到辛烷的烴類。地層原始條件下含有甲烷到辛烷的烴類。地層原始條件下為氣態，隨壓力下降會凝析出液態烴（地面相對密度為為氣態，隨壓力下降會凝析出液態烴（地面相對密度為0.720.80，淺色，稱凝析油）（進一步細分見表，淺色，稱凝析油）（進一步細分見表1-9）（3）揮發性油藏（也稱臨界油氣藏）：）揮發性油藏（也稱臨界油氣藏）：其特點是含有其特點是含有C8以以上的烴類構造上部接近于氣體，下部接近于油，但油氣無上的烴類構造上部接近于氣體，下部接近于油，但油氣無明顯分界面，原油具揮發性，相對密度為明顯分界面，原油具揮發性，相對密度為0.70.8（4）油藏：）油

17、藏：油藏流體中以液相烴為主，油中溶有一定量的油藏流體中以液相烴為主，油中溶有一定量的天然氣，地面相對密度為天然氣，地面相對密度為0.800.94，國外常將這類常規，國外常將這類常規油藏中的原油稱為黑油。油藏中的原油稱為黑油。（5）重質油藏（有稱稠油油藏）：）重質油藏（有稱稠油油藏）：這類油藏原油粘度高、這類油藏原油粘度高、相對密度大。（地面脫氣原油相對密度為相對密度大。（地面脫氣原油相對密度為0.9341.0、地、地層溫度條件下脫氣原油粘度為層溫度條件下脫氣原油粘度為10010000mPas） 第第18頁頁分類方法三分類方法三 按地層流體性質劃分的界限對油氣藏分類（陳元千，按地層流體性質劃分的

18、界限對油氣藏分類（陳元千，1987）其它分類方法：其它分類方法：按油氣藏的埋藏深度分為按油氣藏的埋藏深度分為 淺層油氣藏：淺層油氣藏： 埋深小于埋深小于1500m 中深層油氣藏：中深層油氣藏： 埋深埋深15002800m 深層油氣藏：深層油氣藏： 埋深埋深28004000m 超深層油氣藏：超深層油氣藏： 埋深大于埋深大于4000m類別類別油氣比油氣比m3/m3天然氣甲烷含量天然氣甲烷含量%凝析油含量凝析油含量cm3/m3地面液體密度地面液體密度g/cm3天然氣天然氣凝析氣凝析氣輕質油輕質油黑油黑油18000550180002505508575905575601時，實際氣體比理想氣體難于壓縮；時

19、，實際氣體比理想氣體難于壓縮；氣體分子間距離小于分子作用半徑氣體分子間距離小于分子作用半徑 Z r0） Z =1時，實際氣體與理想氣體接近。時，實際氣體與理想氣體接近。（L=r0，或壓力很低，或壓力很低） 所以說所以說壓縮因子壓縮因子Z 實際反映了實際氣體比里想氣體更易于壓實際反映了實際氣體比里想氣體更易于壓縮或更難于壓縮的程度。縮或更難于壓縮的程度。 Z并非常數，它隨氣體的種類（或組成）、壓力、溫度的變并非常數，它隨氣體的種類（或組成）、壓力、溫度的變化而變化。確定天然氣壓力因子的辦法有三種：化而變化。確定天然氣壓力因子的辦法有三種： 1.通過實驗測定；通過實驗測定； 2.計算與圖表結合確定

20、（圖版法）；計算與圖表結合確定（圖版法）； 3.用狀態方程求解。用狀態方程求解。第第29頁頁 說明：延長及陜北產量來自股份公司西部規劃。第第30頁頁第三節第三節 天然氣的高壓物性天然氣的高壓物性 一一.天然氣的地層體積系數天然氣的地層體積系數 1、定義：天然氣在油藏條件下、定義：天然氣在油藏條件下(P地地,T地地)的體積的體積V與標態下與標態下(Psc=0.1MPa,Tsc=20)的體積的體積Vsc之比。之比。scgVVB1scscscscsczPnRTzVPznRTV PTzTPBscscg) 1(273)273(gscgBPPtzB第第31頁頁 在礦場上常用在礦場上常用 Bg 天然氣地下儲

21、量：天然氣地下儲量： 天然氣地面儲量：天然氣地面儲量： P 當當P=const時，時，T Bg ggBB/1PzCPPtzBscg273)273(ggSAhNgggBSAhN/第第32頁頁 二二.天然氣的等溫壓縮率天然氣的等溫壓縮率 1、定義：、定義：在等溫條件下，天然氣隨壓力變化的體積變化率。在等溫條件下，天然氣隨壓力變化的體積變化率。其數學表達式為：其數學表達式為：PznRTV constTgdPdVVC12PnzRTPzPnRTdPdVconstTPVPzzVPPnzRTPzzPnRTz111第第33頁頁第第34頁頁第第35頁頁 三三.天然氣的粘度天然氣的粘度1.低壓下的氣體粘度低壓下的

22、氣體粘度 定義：定義：是因為天然氣內部摩擦而引起的阻力。是因為天然氣內部摩擦而引起的阻力。 單位：達因單位：達因 秒秒/厘米厘米2或克或克/厘米厘米 秒（也稱泊）秒（也稱泊） 常用單位：厘泊常用單位：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 ，而速度與壓力無關，而速度與壓力無關，T T , , g g 原因：速度原因：速度 。M M ( (或或 ) )， g g 原因：速度急劇下降。原因：速度急劇下降。T T相同時，相同時， g (g (非烴非烴) ) g (g (烴烴) )第第36頁頁 2. 2. 高壓

23、下影響高壓下影響 g g的因素的因素 3.確定天然氣粘度的方法確定天然氣粘度的方法 (1).圖版法圖版法 已知天然氣組成或相對密度已知天然氣組成或相對密度,求在給定求在給定T、P下的粘度。下的粘度。 解：解： a.計算天然氣的分子量計算天然氣的分子量M，根據，根據M或相對密度與或相對密度與T，在圖，在圖2-11上查取上查取g1； b.求視臨界參數和視對比參數；求視臨界參數和視對比參數； c.從圖從圖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計算在計算在T、P下的天然氣粘度下的天然氣粘度g。在高壓下氣體具有液體的性質在高壓下氣體具有液體的性質P P , ,內摩擦阻力內摩擦阻力

24、 g g T T , ,內摩擦阻力內摩擦阻力 g g M M , ,內摩擦阻力內摩擦阻力 g g 第第37頁頁說明：資源供應量中：2005年哈油200萬噸，2007年哈油1000萬噸，2010年哈油2000萬噸。 第第38頁頁第四節第四節 天然氣含水量和天然氣水合物天然氣含水量和天然氣水合物 含水蒸汽的天然氣稱為濕天然氣，天然氣含水量與下列因素有關：含水蒸汽的天然氣稱為濕天然氣，天然氣含水量與下列因素有關： （1）.隨溫度增加而增加；隨壓力增加而減少；隨溫度增加而增加；隨壓力增加而減少； （2）.隨含鹽量增加而減少；隨含鹽量增加而減少； （3）.相對密度越大，含水量越少。相對密度越大，含水量越

25、少。 通常用絕對濕度或相對濕度（水蒸汽飽和度）描述天然氣中含水量的通常用絕對濕度或相對濕度（水蒸汽飽和度）描述天然氣中含水量的多少。多少。 1絕對濕度絕對濕度 每每1M3的濕天然氣所含水蒸氣的質量稱為絕對濕度，其關系式如下：的濕天然氣所含水蒸氣的質量稱為絕對濕度，其關系式如下： 若濕天然氣中水蒸氣的分壓達到飽和正氣壓，則飽和絕對濕度可以寫若濕天然氣中水蒸氣的分壓達到飽和正氣壓，則飽和絕對濕度可以寫成：成： 飽和絕對飽和絕對 濕度是指在某一溫度下天然氣中含有的最大的水蒸汽量。濕度是指在某一溫度下天然氣中含有的最大的水蒸汽量。 TRpVWXWVWTRpXWSWS第第39頁頁 2相對濕度相對濕度 在

26、同樣的溫度下，絕對濕度與飽和絕對濕度之比，稱為相對濕度在同樣的溫度下，絕對濕度與飽和絕對濕度之比，稱為相對濕度： 絕對干燥的天然氣，絕對干燥的天然氣，Pvw=0，則，則=0；當濕天然氣達到飽和時，；當濕天然氣達到飽和時，pVW=pSV,=1,對一般天然氣：對一般天然氣：01,兩相區外兩相區外Tc結束NYNYzi/Ki=1TCT第第59頁頁 平衡比的求取平衡比的求取計算法計算法 熱力學汽液兩相平衡條件熱力學汽液兩相平衡條件:化學位相等化學位相等 在恒溫條件下在恒溫條件下,逸度逸度fi與化學位有與化學位有: 故可導出故可導出: 則則:iLiVuuiifRTdulniLiVffpyfiiViVpxf

27、iiLiLpyfiiViVpxfiiLiLiLiViixyiViLiiixyK第第60頁頁 以以SRK方程為例方程為例:解方程解方程 三個三個Z的根中的根中,最大的正根為汽相為汽相混合物的最大的正根為汽相為汽相混合物的ZV值值,最小的最小的正根為液相混合物的正根為液相混合物的ZL值值. 逸度系數的計算公式為逸度系數的計算公式為: 對汽相對汽相 對液相對液相0=-)-(+-223ABzBBAzzVjiijjjiViViVZBbbkaxaaBABZbbZ1ln121ln1ln5.05.0LjiijjjiLiLiVZBbbkaxaaBABZbbZ1ln121ln1ln5.05.0第第61頁頁 閃蒸計

28、算時閃蒸計算時,可采用牛頓迭代法加速收斂可采用牛頓迭代法加速收斂 令令:mimiiiyx110migiiinKzK10)1(1)1(migiiignKzKnf1)1(1)1()(第第62頁頁 則則: 當當 時時,ng即為所求即為所求. Ki的初值可用理想溶液的的初值可用理想溶液的Wilson公式計算公式計算:計算中計算中Ki要進行調整要進行調整,Ki不正確不正確,則則)()()()()()1(ngngngngnfnfnn|)()1(ngngnn/ )11)(1(37. 5ririiPTieKmiix11第第63頁頁 調整方法調整方法: 1.歸一化處理歸一化處理 2.按逸度系數計算按逸度系數計算

29、 相態方程的應用相態方程的應用 1.計算相圖計算相圖; 2.級次分離工作參數計算級次分離工作參數計算; 3.油藏數值模擬計算。油藏數值模擬計算。iiiKKKiViLiK第第64頁頁第三節第三節 油氣體系中氣體的溶解與分離油氣體系中氣體的溶解與分離 一一. 油氣分離油氣分離 1.閃蒸分離閃蒸分離 包括一次脫氣和多級脫氣包括一次脫氣和多級脫氣第第65頁頁 一次脫氣：脫出的氣體多，氣體較重，氣中含輕質油較多；一次脫氣：脫出的氣體多，氣體較重，氣中含輕質油較多； 多級脫氣：脫出的氣體少，氣體較輕，氣中含輕質油較少。多級脫氣：脫出的氣體少，氣體較輕，氣中含輕質油較少。第第66頁頁第第67頁頁 二二.天然

30、氣在原油中溶解度天然氣在原油中溶解度 1.天然氣在原油中是溶解度和溶解系數天然氣在原油中是溶解度和溶解系數 溶解度與壓力的關系：壓力增加，溶解度增加。溶解度與壓力的關系：壓力增加，溶解度增加。 溶解系數并非常數。溶解系數并非常數。 pRs第第68頁頁 2.溶解度與溫度的關系溶解度與溫度的關系 溫度增加，溶解度減少，溫度增加，溶解度減少，第第69頁頁 3. 溶解度與氣體、原油性質的關系溶解度與氣體、原油性質的關系 油、氣組分的性質越接近油、氣組分的性質越接近 則天然氣在原油中的溶解度則天然氣在原油中的溶解度 就越大。就越大。第第70頁頁 4.容解過程與分離過程的關系容解過程與分離過程的關系 一次

31、脫氣曲線與容解曲線是相互重合的，而多級脫氣得到的一次脫氣曲線與容解曲線是相互重合的，而多級脫氣得到的溶解曲線和脫氣曲線是不相重合的。溶解曲線和脫氣曲線是不相重合的。 飽和蒸汽壓大的組分其溶解曲線和脫氣曲線較為接近；而飽飽和蒸汽壓大的組分其溶解曲線和脫氣曲線較為接近；而飽和蒸汽壓較小的組分，其溶解曲線和脫氣曲線相差很大。和蒸汽壓較小的組分，其溶解曲線和脫氣曲線相差很大。第第71頁頁第四節第四節 用相態方程求解油氣分離問題的實例用相態方程求解油氣分離問題的實例 一一.已知混合物組成已知混合物組成zi和地層溫度和地層溫度T，求體系的泡點壓力，求體系的泡點壓力pb. 根據內插法求得泡點壓力根據內插法求

32、得泡點壓力pb為為23.06MPa.第第72頁頁 二二.已知油井產物的總組成，計算一次脫氣和多級脫氣兩種已知油井產物的總組成，計算一次脫氣和多級脫氣兩種脫氣方式的脫氣量和汽液組成。脫氣方式的脫氣量和汽液組成。 因為脫氣壓力不高，選用收斂壓力為因為脫氣壓力不高，選用收斂壓力為35.035.0的值圖版，查出各的值圖版，查出各組分的平衡常數：組分的平衡常數：第第73頁頁第第74頁頁多級脫氣計算結果多級脫氣計算結果第第75頁頁第第76頁頁 最終結果：一次脫氣結果：最終結果：一次脫氣結果：ng=0.6027, nl=0.397534. 0844. 0582. 00514. 0582. 0156. 041

33、8. 0213121LLgLgggnnnnnnn466. 09486. 0844. 0582. 0321LLLLnnnn第第77頁頁第第78頁頁三三.微分分離計算微分分離計算 分離過程如圖，分離出的氣體中分離過程如圖，分離出的氣體中組分組分i的摩爾數等于液體中損失的的摩爾數等于液體中損失的掉的組分掉的組分i的摩爾數：的摩爾數： 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、一定壓力變化范圍內值保持假定在一定壓力變化范圍內值保持不變，積分不變，積分從而：從而： 或者或者 )(11iiixdxKndnifibfbxxiiinnxdxKndn11ibifibfxxKnnln11ln1)(iKbiibifnnxx1ifx第第79頁頁 微分脫氣計算舉例微分脫氣計算舉例 第一種，已知系統組成和終點壓力，求脫出的氣體摩爾數。第一種，已知系統組成和終點壓力，求脫出的氣體摩爾數。例：下表組成的系統在例：下表組成的系統在26.7 C，由泡點壓力，由泡點壓力4.1MPa微分脫氣到微分脫氣到 2.7MPa時所分離出的氣體摩爾數。時所分離出的氣體摩爾數。第第80頁頁 第二種，已知系統組成

35、和要分離出的氣體摩爾數，求終點第二種，已知系統組成和要分離出的氣體摩爾數，求終點 壓力。壓力。 例：已知組成和溫度，從泡點壓力例：已知組成和溫度，從泡點壓力4.1MPa開始進行微分分離，欲分離開始進行微分分離，欲分離出出10摩爾的氣體，求終點壓力。摩爾的氣體，求終點壓力。第第81頁頁第四章第四章 地層油和地層水的高壓物性地層油和地層水的高壓物性 第一節第一節 地層油的高壓物性地層油的高壓物性 一一.地層原油的溶解油氣比地層原油的溶解油氣比RS 定義：定義：地層油的溶解油氣比地層油的溶解油氣比RS是指單位體積的地面原油在地層是指單位體積的地面原油在地層條件下所溶解的天然氣量條件下所溶解的天然氣量

36、(m3（標）標）/m3). )/(33mmVVRosgs標第第82頁頁第第83頁頁 二二.地層原油的體積系數地層原油的體積系數Bo 定義：定義：原油的體積系數，是地層油體積與地面脫氣油體原油的體積系數，是地層油體積與地面脫氣油體積之比，用積之比，用Bo表示。表示。 當當: ppb , p , Bo sofoVVB 第第84頁頁第第85頁頁 三三.地層油的兩相體積系數地層油的兩相體積系數Bt 定義：定義：P P P Pb b時，在給時，在給定定 P P、T T條件下，地層油條件下，地層油V Vf f和和其釋出氣體的總體積其釋出氣體的總體積( (兩相體積兩相體積) )與地面原油體積與地面原油體積V

37、 VOSOS之比。之比。gssioosgsossiftBRRBVBVRRVB)()(第第86頁頁第第87頁頁四四. 地層油的壓縮系數地層油的壓縮系數 定義：定義：在等溫條件下，地層原油隨壓力變化的體在等溫條件下，地層原油隨壓力變化的體積變化率。積變化率。PPBBBPPVVVPVVPVVCbooboTbfbfTffTffo1)(1)(11第第88頁頁第第89頁頁五五. 地層原油的粘度地層原油的粘度 第第90頁頁第第91頁頁第二節第二節 地層水的高壓物性地層水的高壓物性 1.天然氣在地層水中的溶解度天然氣在地層水中的溶解度 定義：定義：天然氣在地層水中的溶天然氣在地層水中的溶解度是指地面體條件下單

38、位體積解度是指地面體條件下單位體積地層水在地層壓力、溫度條件下地層水在地層壓力、溫度條件下所溶解的天然氣體積。所溶解的天然氣體積。 在高溫高壓地層條件下，地層在高溫高壓地層條件下，地層水中溶有大量的鹽，只溶有少量水中溶有大量的鹽，只溶有少量的天然氣，的天然氣，10MPa壓力下溶氣量，壓力下溶氣量，一般不超過一般不超過12m3/m3。 天然氣在純水中的溶解度主要天然氣在純水中的溶解度主要取決于壓力與溫度，取決于壓力與溫度， 地層水含鹽量增加，溶解氣量地層水含鹽量增加，溶解氣量減少。減少。 第第92頁頁第第93頁頁2.地層水的壓縮系數地層水的壓縮系數定義：在等溫條件下，地層水隨壓力變定義：在等溫條

39、件下，地層水隨壓力變化的體積變化率。化的體積變化率。影響Cw的因素 i) P Cw ; ii)T50, T Cw ;iii) Rs Cw , Rs的影響可以校正； iv)礦化度 Rs Cw ；TwwwPVVC1gowCCC)05. 01 (swwRCC純水壓縮系數第第94頁頁第第95頁頁3.地層水的體積系數地層水的體積系數定義：定義：地層水在地下的體積與地面條地層水在地下的體積與地面條件下的條件之比。件下的條件之比。B Bw w=0.99=0.991.061.06，一般取，一般取B Bw w=1.0=1.0影響影響Bw的因素的因素 i) P Bw ; ii) T Bw ; iii) Rs Bw

40、 ; iv)礦化度礦化度 Rs Bw swfwwVVBgwoBBB第第96頁頁第第97頁頁4.地層水的粘度地層水的粘度 地層水的粘度與壓力、溫度和含鹽量有關。地層水的粘度與壓力、溫度和含鹽量有關。 溫度對地層水影響較大，溫度升高，粘度大幅下降；溫度對地層水影響較大，溫度升高，粘度大幅下降； 含鹽量影響不大；含鹽量影響不大； 壓力壓力影響甚微壓力壓力影響甚微第第98頁頁第第99頁頁圖版法求地層原油的高壓物性參數圖版法求地層原油的高壓物性參數第第100頁頁第第101頁頁第第102頁頁 說明：延長及陜北產量來自股份公司西部規劃。第第103頁頁第第104頁頁第第105頁頁說明：資源供應量中：2005年

41、哈油200萬噸，2007年哈油1000萬噸，2010年哈油2000萬噸。 油氣藏物質平衡方程簡介油氣藏物質平衡方程簡介第第106頁頁 油藏原始儲氣量采出氣量剩余地下氣量=+氣頂氣量原始油中溶解氣量產油量平均累積生產氣油比氣頂的游離氣油中溶解氣量+=+氣頂容積原始氣體體積系數原始儲油量原始油氣比擴張后氣體容積氣體體積系數剩余油量溶解油氣比+mNBoi Bgi + N Rsi = Np Rp+ V Bg+(N-Np) Rs第第107頁頁整理后的油藏物質平衡方程的一般形式整理后的油藏物質平衡方程的一般形式1.無氣頂時，無氣頂時，m=Vg/Vo=0.方程簡化為：方程簡化為：gigigtititWPgS

42、SitPBBBmBBBBWWBRRBNNtitWPgSSitPBBBWWBRRBNN第第108頁頁 2.無邊水、底水、注入水時，無邊水、底水、注入水時，W,WP等于零，方程簡化為：等于零，方程簡化為： 3.無氣頂，又無邊、底水和注入水時，方程簡化為：無氣頂，又無邊、底水和注入水時，方程簡化為：物質平衡方程中參數分三類：物質平衡方程中參數分三類：第一類：油氣高壓物性參數，如：第一類：油氣高壓物性參數，如： RSi,RS,Bgi,Bg,Boi,Bo,Bt,Bti,Bw;第二類：生產統計數據，如：第二類：生產統計數據，如：NP,WP,RP第三類：未知數據，有：第三類：未知數據，有：N,m,W,gig

43、igtititgSSitPBBBmBBBBRRBNNtitgSSitPBBBRRBNN第第109頁頁第第110頁頁第二章第二章 儲層巖石的物理性質儲層巖石的物理性質第第111頁頁第一節第一節 巖石的粒度組成和比面巖石的粒度組成和比面 一一、巖石的粒度組成巖石的粒度組成 1 1、定義定義: :構成巖石的各種大小不同的顆構成巖石的各種大小不同的顆 粒含量，用重量百分數表示。粒含量，用重量百分數表示。 2 2、分析方法分析方法: : 常用的砂巖粒度組成分析方法有：常用的砂巖粒度組成分析方法有： A A、篩析法篩析法(D0.074mm)(D0.074mm) B B、沉降法沉降法(0.0015D0.07

44、4mm)(0.0015D0.074mm) C、光學法光學法(D0.0015mm)(D0.05mm)(D0.05mm)a a、將篩子由粗到細、將篩子由粗到細 疊放疊放并固定在篩分機上并固定在篩分機上, ,對已破對已破碎和分解的巖石顆粒進行碎和分解的巖石顆粒進行篩析篩析, ,記錄每個篩子上顆粒記錄每個篩子上顆粒的質量的質量. .b b 、篩孔的大小表示有、篩孔的大小表示有mmmm和和目兩種目兩種. .c c 、相鄰兩級篩孔孔眼大小、相鄰兩級篩孔孔眼大小的級差為的級差為 或或d d 、一套篩子共、一套篩子共2525級級 第第113頁頁B B 沉降法沉降法(D0.05mm)(D0.05mm)1(gV1

45、8dLs 測定原理測定原理: :顆粒直徑的平均值處理顆粒直徑的平均值處理: : 21d1d121d1第第114頁頁3 3、粒度組成表示方法粒度組成表示方法: :A A、表格法表格法B B、圖形法圖形法巖樣號巖樣號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 分選差分選差越小越小分選性越好分選性越好dlogi2i 第第116頁頁資料來源：美國石油情報周刊（2002年12月23日公布）。說明：分項欄中的位次為在世界最大50家石油公司中的排名位次。中海油未進入世界50強，指標值為200

46、2年數據。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頁頁二二、巖石的比面巖石的比面1 1、定義定義: :單位體積的巖石內單位體積的巖石內巖石骨架巖石骨架的的總總表表 面積或單位體積巖石內面積或單位體積巖石內孔隙孔隙總面積。總面積。單位：單位：1 1cm2/cm3 = 10dm2/dm3 = 100m2/m3粗砂巖粗砂巖（10.5mm） 2300cm2/cm3第第118頁頁2 2、比面的三種表示比面的三種表示: :三者間的關系三

47、者間的關系: :fVAS PVAS VVVASVSSS1第第119頁頁每一粒砂子的表面積每一粒砂子的表面積為為: :3 3、比面的確定方法比面的確定方法: :每一粒砂子的體積每一粒砂子的體積: :單位體積巖石中，顆粒所占體積為單位體積巖石中，顆粒所占體積為: : Vs=1-單位體積內巖石的顆粒總數為單位體積內巖石的顆粒總數為: :2dA361dV3161dVN第第120頁頁單位體積中巖石顆粒總表面積應為單位體積中巖石顆粒總表面積應為: :dANS16如果，巖石中每一種如果，巖石中每一種粒徑粒徑顆粒的比面為顆粒的比面為: : %Gd16S%Gd16S%Gd16Snnn222111 第第121頁頁

48、因此，總表面積因此，總表面積為為: : n1iiin1iidG10016CSS校正系數校正系數C=1.21.4 (2)(2)、流動實驗法流動實驗法計算公式計算公式: :MQHLASV113142第第122頁頁實驗裝置實驗裝置: :馬略特瓶馬略特瓶開開 關關量量 筒筒漏漏 斗斗U型壓力計型壓力計巖巖 心心巖心夾持器巖心夾持器第第123頁頁注：數據來自各股份公司年報（2002年度）。第二節第二節 巖石的孔隙度巖石的孔隙度一一、孔隙的分類孔隙的分類 孔孔 隙隙按成因分按成因分粒間孔隙粒間孔隙按孔隙按孔隙大小分大小分按生成按生成時間分時間分按組合按組合關系分關系分按連按連通性分通性分雜基內微孔隙雜基內

49、微孔隙晶體次生晶間孔隙晶體次生晶間孔隙超毛細管孔隙超毛細管孔隙0.50.5毛細管孔隙毛細管孔隙0.50.00020.50.0002微毛細管孔隙微毛細管孔隙0.0002孔隙膠結的孔隙膠結的基底膠結基底膠結 5. 5. 油藏的埋藏深度油藏的埋藏深度 多孔介質的孔隙度多孔介質的孔隙度總是隨油層埋芷深度加總是隨油層埋芷深度加深深而減小。而減小。 6. 6.孔隙度的應用孔隙度的應用第第130頁頁第三節第三節 儲層巖石的壓縮性儲層巖石的壓縮性一一、巖石的壓縮系數巖石的壓縮系數Cf1 1、巖石顆粒變形示意圖巖石顆粒變形示意圖: :2 2、定義定義: :指油層壓力每改變一個指油層壓力每改變一個單位單位 時，單

50、位體積巖石內孔隙體積時，單位體積巖石內孔隙體積 的變化值，單位為：的變化值，單位為：1/ 1/MPaMPa。第第131頁頁3 3、表示方法表示方法: :4 4、三種表示方法三種表示方法: :以視體積為基數以視體積為基數PVV1Cpff PVV1Cpff 巖石的壓縮系數一般為巖石的壓縮系數一般為(236)(236)* *1010-4-4MPaMPa-1 -1一般用巖石壓縮系數測定儀測定一般用巖石壓縮系數測定儀測定. .第第132頁頁以孔隙體積為基數以孔隙體積為基數 以巖石骨架體積為基數以巖石骨架體積為基數5 5 、三者之間的關系、三者之間的關系: : rpfC1CC PVV1Cppp PVV1C

51、prr 第第133頁頁二二、儲層綜合彈性壓縮系數儲層綜合彈性壓縮系數Ct1 1、定義定義: :油層壓力每改變一個油層壓力每改變一個單位單位時，單位體時，單位體積的巖石中所排出的液量，單位：積的巖石中所排出的液量，單位：1/MPa。2 2、表示方法表示方法: :綜合反映了油藏彈性能量的大小綜合反映了油藏彈性能量的大小. .Ct越越大大, ,表明油藏的彈性能量越充足表明油藏的彈性能量越充足. .PVV1CLft 第第134頁頁 wwoollfwwoofwwwooofwwwooofwwfwoofofwfofpfwopfBftCSCSCCCCSCSCSPVV1PVV1SCPVV1SPVV1SCPVSV

52、SPVSVSCPVV1PVV1PVV1PVVVV1PVV1C 3 3、Ct與與Co和和Cw的關系的關系: :第第135頁頁第四節第四節 儲層巖石流體飽和度儲層巖石流體飽和度一一、流體飽和度是定義流體飽和度是定義: :單位孔隙體積中某相流體所占的分單位孔隙體積中某相流體所占的分數數. .常用百分數表示常用百分數表示. .二、表示方法二、表示方法: :PggPwwPooVVSVVSVVS 第第136頁頁三三、幾種常見的飽和幾種常見的飽和 1 1、原始含水飽和度、原始含水飽和度( (束縛水飽和度束縛水飽和度) )Sw 2 2、原始含油飽和度、原始含油飽和度Soi 3 3、當前油、氣、水飽和度、當前油

53、、氣、水飽和度So 、 Sg 、 Sw 4 4、殘余油飽和度、殘余油飽和度So 5 5、剩余油飽和度、剩余油飽和度Sor四、飽和度的測定方法四、飽和度的測定方法 1 、油層物理法、油層物理法( (干溜、蒸餾、色譜、干溜、蒸餾、色譜、CTCT技術技術) ) 2 2 、測井法、測井法 3 3 、經驗統計法、經驗統計法第第137頁頁干溜法干溜法蒸餾法蒸餾法第第138頁頁五、影響飽和度的因素五、影響飽和度的因素 1 1、儲層巖石的孔隙結構及表面性質的影響、儲層巖石的孔隙結構及表面性質的影響 這是影響油氣飽和度的關鍵因素。一般來這是影響油氣飽和度的關鍵因素。一般來說說, ,巖石顆粒較粗，則比面小孔隙、喉

54、道半徑巖石顆粒較粗，則比面小孔隙、喉道半徑大，孔隙連通性好，孔隙內避光滑，那么滲透性大，孔隙連通性好，孔隙內避光滑，那么滲透性好，油氣排驅水阻力小，油氣飽和度就高，束縛好，油氣排驅水阻力小，油氣飽和度就高，束縛水飽和度就低。水飽和度就低。 2 2、油氣性質的影響、油氣性質的影響 油氣密度不同，油氣的飽和度就不同。粘油氣密度不同，油氣的飽和度就不同。粘度較高的油度較高的油, ,排水動力小排水動力小, ,油氣不易進入孔隙油氣不易進入孔隙, ,殘余殘余水含量高水含量高, ,油氣飽和度就低，反之亦然。此外，油氣飽和度就低，反之亦然。此外，油藏形成時，如油氣排驅水動力大油藏形成時，如油氣排驅水動力大(

55、(如壓力高如壓力高) )，即排驅能量高，排出的水多即排驅能量高，排出的水多, ,油氣飽和度就高。油氣飽和度就高。第第139頁頁第三節第三節 油藏巖石的滲透率油藏巖石的滲透率一一.油藏巖石滲透率的定義油藏巖石滲透率的定義 油藏巖石允許流體通過的能力稱為油藏巖石的滲透率。油藏巖石允許流體通過的能力稱為油藏巖石的滲透率。單位：單位：m2二達西公式二達西公式三達西公式應用條件三達西公式應用條件巖石飽和并流動著單一流體；巖石飽和并流動著單一流體；流動狀態為層流；流動狀態為層流；流體與巖石不發生物理、化學和物理化學反應。流體與巖石不發生物理、化學和物理化學反應。PALQK=第第140頁頁第第141頁頁例題

56、 設有一塊砂巖巖心設有一塊砂巖巖心,長度長度L=3厘米厘米,截面積截面積A=2厘厘米米2,100%飽和粘度飽和粘度=1mPas的鹽水的鹽水,在壓差在壓差P=0.2MPa下通過巖心的流量下通過巖心的流量Q=0.5厘米厘米3/秒根秒根據達西公式據達西公式 如果上述巖心飽和粘度如果上述巖心飽和粘度=3mPas的油的油,在同樣壓在同樣壓差差P=0.2MPa下下.油的流量油的流量Q=0.167cm3/秒秒,同樣同樣,根據達西公式根據達西公式2375.0=22315.0=mPALQk2375. 0=2233167. 0=mPALQK第第142頁頁 絕對滲透率是巖石的自身性質，它取決于絕對滲透率是巖石的自身

57、性質，它取決于巖石的孔隙結構；在層流、巖石與流體不起巖石的孔隙結構；在層流、巖石與流體不起反應和反應和100為流動流體飽和的條件下，巖為流動流體飽和的條件下，巖石的絕對滲透率與所通過的流體性質無關。石的絕對滲透率與所通過的流體性質無關。 如果是氣體通過巖石時，當壓力從如果是氣體通過巖石時，當壓力從P1變化到變化到P2時，氣體的體積亦必然隨之變化，因此，時，氣體的體積亦必然隨之變化，因此，PALQK= 若把氣體膨脹視為等溫過程若把氣體膨脹視為等溫過程,按氣體狀態方程可令按氣體狀態方程可令: QPQPQPQP=002211第第143頁頁由上式由上式2+=21PPP210000+2=PPQPPQPQ

58、代入用平均氣體流量表示達西公式代入用平均氣體流量表示達西公式:則則: PALQK=)_(2=222100PPALPQK第第144頁頁氣體滑動效應氣體滑動效應 液體在孔道中流動時液體在孔道中流動時,孔道中心的液體分子比靠近孔道壁孔道中心的液體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;氣體則不然氣體則不然,靠近孔壁表面的氣體分子與孔道中心的分靠近孔壁表面的氣體分子與孔道中心的分子流速幾乎沒有什么差別。氣體在孔道中的這種滲流特性子流速幾乎沒有什么差別。氣體在孔道中的這種滲流特性稱之為滑動效應稱之為滑動效應,亦稱克林肯柏效

59、應。亦稱克林肯柏效應。第第145頁頁第第146頁頁滑動效應的特征滑動效應的特征1、同一巖石，同一種氣體，在不同的平均壓力下測得的氣、同一巖石，同一種氣體，在不同的平均壓力下測得的氣體滲透率不同；底平均壓力下氣體滲透率比較高，高平均體滲透率不同；底平均壓力下氣體滲透率比較高，高平均壓力下氣體滲透率比較低。壓力下氣體滲透率比較低。2、同一巖石，同一平均壓力，不同氣體測得的滲透率不同。、同一巖石，同一平均壓力，不同氣體測得的滲透率不同。3、同一巖石，不同氣體測得的滲透率和平均壓力的直線關、同一巖石，不同氣體測得的滲透率和平均壓力的直線關系交縱坐標于一點，該點的氣體滲透率與同一巖石的液體系交縱坐標于一

60、點，該點的氣體滲透率與同一巖石的液體滲透率是等價的，故稱等價液體滲透率，亦稱克林肯柏滲滲透率是等價的，故稱等價液體滲透率，亦稱克林肯柏滲透率。克氏滲透率可以下式表示：透率。克氏滲透率可以下式表示：PbKKg/+1=第第147頁頁流量管氣測滲透率方法（空氣壓水法）流量管氣測滲透率方法（空氣壓水法）一、測量原理二、計算公式2=mTALBk第第148頁頁第四節第四節 滲透率和其它巖石物性的關系滲透率和其它巖石物性的關系一一.毛管滲流定律毛管滲流定律 J.Kozeny(1927年年)將泊稷葉公式應用到毛細管滲將泊稷葉公式應用到毛細管滲流中流中,實驗并證明了在一定的流速范圍內導管直徑可以實驗并證明了在一