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1、中 国 地 质 大 学本科生课程读书报告 课程名称 油气藏工程基础 论文标题 油气藏物质平衡分析教师姓名 学生姓名 学生学号 专 业 所在班级 日 期: 摘要 论文主要讨论油气藏物质平衡分析，通过平衡分析方法、平衡分析方程式为依据来展开说明，以及如何建立平衡方程式、其应用。第三第四部分主要以气藏物质平衡、裂缝性页岩气物质平衡为例来具体说明平衡分析方法的应用。 关键词：油气藏，平衡分析，分析方程式，页岩气目录一、概述3二、油气藏物质平衡分析方法31、油藏饱和类型和驱动类型的划分32、油藏物质平衡方程式的建立43、油藏物质平衡方程式的简化5（1）未饱和油藏的封闭型弹性驱动物质平衡方程5（2）未饱和
2、油藏的天然弹性水压驱动物质平衡方程5（3）未饱和油藏的天然水驱和人工注水的弹性水压驱动6（4）溶解气驱物质平衡方程6(5)气顶驱、溶解气和弹性驱动油藏物质平衡方程64、油藏物质平衡方程式的应用6（1）天然能量分析6（2）储量计算(即物质平衡方程的直线式)7(3)计算弹性产率K18(4)计算弹性产油量8(5)计算采出程度8(6)判断气顶大小8(7) 预测油藏动态9三、气藏物质平衡方法101、气藏物质平衡通式的建立与简化10（1） 物质平衡通式的推导10（2）无水驱气藏的物质平衡方程式12（3）水驱气藏的物质平衡方程式132、定容封闭气藏的储量计算与动态预测13（1） 储量计算14（2）. 确定气
3、藏的可采储量15（3）动态预测方法简介153、正常压力系统水驱气藏的储量计算18（1） 计算储量的基本原理18（2） 储量计算方法及讨论19四、裂缝性封闭页岩气藏物质平衡方程211、页岩气藏物质平衡理论页岩气边形成边赋存聚集222、页岩气藏物质平衡方程的建立223、模型求解式234、实例分析235、结论24五、参考文献24一、概述 油藏的物质平衡方程式来自1936年R.JSchilthuis利用物质守恒原理建立以来，经历过几十年的应用，已得到不断改进和完善，在国内外得到了广泛的应用。物质平衡法的主要功能在于，确定油气藏的原始地质储量；判断油气藏的驱动机理，计算油气藏天然水侵量和水体储量；进行油
4、气藏的动态预测。 对于一个统一水动力学系统的油气藏，在建立物质平衡方程时，通常要做如下假定；（1） 油气藏的储集层物性和流体物性是均质的，各向同性的；（2） 相同时间内油气藏各点的地层压力都处于平衡状态，并且是相等的和一致性的；（3） 在整个开发过程中，油气藏保存热力学平衡，即地层温度是恒定的；（4） 不考虑有次内毛管力和重力的影响；（5） 油藏各部分的采储量保存均衡，且不考虑可能发生的储层压实作用；在上述假设下，可以把一个实际的油气藏简化为封闭的或不封闭的储存油气地下容器。在该容器内，随着油气藏的开采，油气水的体积变化服从质量水衡原理，依此原理所建立的方程成为物质平衡方程。由于物质平衡方程式
5、本身并不考虑油气渗流的空间变化，故又称它为两相或三相的零维模式。 对于断块、岩性和裂缝油气藏而言，由于物质平衡法依赖的地质静态资料少，运用该方法研究这几类油藏时，能避免某些复杂的地质因素带来的困难，获得令人满意的结果。物质平衡方法还具有原理简单，物理意义明确，运算容易，便于掌握等优点，因此有较广泛的用途。当然也有不足之处，不能进行油气藏的局部分析，计算结果只能反映油气藏的总体特征；一般要求油气藏开采一段时间，地层压力明显降低（大于1MPa）和采出程度大于10%。油藏物质平衡方程式的主要功能：1 确定油藏的原始地质储量； 2 判定油藏的驱动机理3 预测油藏天然水侵量大小；4 预测油藏动态；5 估
6、计油藏采收率建立油藏物质平衡方程式的三中平衡1 地下平衡；2 累计平衡；3 体积平衡二、油气藏物质平衡分析方法1、油藏饱和类型和驱动类型的划分1油藏饱和类型：PiPb 未饱和油藏；PiPb 饱和油藏2未饱和油藏: 封闭型未饱和油藏-封闭型弹性驱动; 不封闭型未饱和油藏-弹性水压驱动3饱和油藏: 无气顶、无边底水活动的饱和油藏-溶解气驱; 无气顶、有边底水活动的饱和油藏-溶解气驱+水驱; 有气顶、无边底水活动的饱和油藏-溶解气驱+气顶驱; 有气顶、有边底水活动的饱和油藏-溶解气驱+气顶驱+水驱2、油藏物质平衡方程式的建立基本符号说明:N原始地质储量,标m3； Np累积采油量，标m3 ；Wp累积采
7、水量，标m3； We油藏水侵量, m3 ；Swc地层中束缚水饱和度； Soi地层中原始含油饱和度；Cw地层束缚水压缩系数； CP地层孔隙体积压缩系数; Rsi原始溶解气油比，标m3/m3； Rs压力为P时的溶解气油比，标m3/m3；RP平均累积生产气油比，标m3/m3； Bg压力为P时的气体体积系数 Bo压力为P时的原油体积系数 Bgi压力为Pi时的气体体积系数Boi压力为Pi时的原油体积系数 Bt压力为P时的原油两相体积系数 m原始状态时气顶内自由气的体积与原始状态时含油体积之比 ；基本平衡关系(地下平衡):1累积产油量；2 累积产水量；3 累积(多)产气量；4 气顶的累积体积膨胀量；5 气
8、顶区内束缚水和岩石的累积弹性体积膨胀量；6 含油区内地层原油的累积膨胀量；7 含油区内束缚水和岩石的累积弹性体积膨胀量；8 累积天然水侵体积量；9人工累积注水体积量；10 人工累积注气体积量且1+2+3=4+5+6+7+8+9+10；代入平衡关系式得: 整理得: 进一步化简得: 对比油层物理所学的方程式: 3、油藏物质平衡方程式的简化（1）未饱和油藏的封闭型弹性驱动物质平衡方程PiPPb, Rsi=Rp=Rs, We=0, Wp=0, Gi=0, Wi=0, m=0, Bt=Bo, Bti=Boi；（2）未饱和油藏的天然弹性水压驱动物质平衡方程PiPb, m=0, Rp=Rs=Rsi, Bo-
9、Boi=BoiCoP；（3）未饱和油藏的天然水驱和人工注水的弹性水压驱动PiPb, m=0, Rp=Rs=Rsi, Bo-Boi=BoiCoP；（4）溶解气驱物质平衡方程PiPb,We=0,Wp=0,Gi=0,Wi=0,m=0；(5)气顶驱、溶解气和弹性驱动油藏物质平衡方程Pi0)：We=0时：压降亏空（NPBoWPBwWiBw）曲线应为一直线。 We0时: 压降亏空曲线应为背离压降轴的曲线或折线。 (4)计算弹性产油量对于弹性驱动油藏; 总的弹性采油量为: 总的弹性采收率则为：(5)计算采出程度对于溶解气驱油藏；对于气顶驱油藏：(6)判断气顶大小对于气顶驱油藏; ；;；(7) 预测油藏动态对
10、于弹性驱动油藏: 由此可见:当地质储量、综合压缩系数已知时，便可对NP和P这两个参数进行预测。油田开发到某一时刻的累积产量与压力降是已知的，根据累积产量与压力降为直线关系可预测到某一累积产量时的压力降。反之，也可给定某一压降值求出相应的累积产量。对于溶解气驱油藏; 运用高压物性数据、 相对渗透率的数据可以预测油藏综合动态。 物质平衡方程: 任一时刻油藏内原油饱和度方程 ；; 预测动态所要达到的主要目的: （1）确定一次开采的最终采收率；（2）确定油气的产量；（3）确定不同开采阶段的压力变化。动态预测的步骤：进行历史拟合 ；应用油藏的实验数据及过去的生产数据进行预测，并把预测的结果与实际的油藏动
11、态进行对比，按照这个拟合过程要求对基本数据进行必要的调整。三、气藏物质平衡方法1、气藏物质平衡通式的建立与简化对于一个统一的水动力学系统的气藏，在建立物质平衡方程式时，所作的基本假设是：第一、气藏的储层物性(Swi，Cp等)和流体物性(Cw，PVT参数等)是均匀布的；第二、相同时间内气藏各点的地层压力都处于平衡状态，即各点处的折算压力相等；第三、在整个开发过程中，气藏保持热动力学平衡，即地层温度保持不变；第四、不考虑气藏内毛细管和重力的影响在这些假设之下，就可把储集天然气的多孔介质系统简化为储集的地下容器。在这个地下容器内，随着气藏的开发， 气、 水的体积变化服从物质守恒原理，由此原理即可建立
12、气藏的物质平衡方程式。 （1） 物质平衡通式的推导为了建立气藏的物质平衡通式，考虑一个具有天然水驱作用的气藏。设在气藏的原始条件下，即在原始地层压力pi和地层温度条件下，气藏内天然气的原始地质储量(在地面标准条件0.101MPa和20下)为G，它所占有地下体积为GBgi；在压力从pi降到p的过程中，累积采出气体和水的地面体积为Gp和Wp。根据地下体积平衡的原理可知：在地层压力下降p的过程中，累积产出天然气和水在压力p下的地下体积(GpBgWpBw)，应等于地层压力下降p而引起的地下天然气的膨胀量(记为A)，束缚水的膨胀和气藏孔隙体积的减少引起的含气孔隙体积的减少量(记为B)以及天然累积水侵量(记为CWe)之和，如图21所示。因此，推导依据是：地下产出量ABC (21)下面分别讨论A和B的确定方法。图21 气藏随压力下降发生的体积变化1. 地下天然气的膨胀量天然气在pi下的总体积为GBgi，其地面体积为G，而在压力p下地下体积为GBg。因此，压力下降p所引起的地下天然的膨胀量为： AGBgGBgi (22) 式中： Bg压力p下天然气的体积系数。2. 含气体积的减小量含气孔隙体积的减小量应等于压力从原始地层压力pi降至某一压力p时束
