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1、EOR DEPARTMENT油 层 物 理1、 基本概念绪 论 油层：指储存原油的地层，包括储存原油的岩石和岩石中的 流体两部分。 油藏：是指单一圈闭中具有同一压力系统的油的聚积。它可 以看成是地下独立的储油容器，具有独立的水动力学系统。 一个油藏可由一个或多个油层组成。 油田：一般从行政管理角度定义。油层物理是研究储层岩石、岩石中的流体（油、气、水） 以及流体在岩石微小孔道中渗流机理的一门学科。储运工程油藏工程对整个油气藏的认识 GasOilWater 取一小块岩 心出来研究用户采油工程WOCGOC2、研究内容（2）储层流体的物理性质孔隙中的油、气、水在高压下的物理性质及相态变化规律。（1）
2、储层岩石的物理性质研究岩石的固体骨架性质。如粒度组成、比面、储液性、可渗性等等。（3）油藏岩石中多相流体的渗流特性 研究岩石孔隙内表面和油、气、水相互作用，如润湿性、吸附、毛管压 力曲线、相对渗透率等。（4）提高原油采收率的方法 研究油气水和岩石的特性对原油采收率的影响，探讨降低油藏中残余油的各 种途径和方法。如活性水驱、混相驱、热力采油等。绪 论3、油层物理的发展历史绪 论 19世纪30年代人们经过漫长的实践、摸索和研究，油藏 有了初步的认识，油层物理学开始有了初步发展。 1933年，美国人G.H.法奇首先进行了流体性质和测试技术 研究，第一届世界石油大会在伦敦召开。 1934年，R.D.乌
3、索夫和M.马斯盖特等在达西定律基础上研 究了测量岩样渗透率的方法。 50年代，卡佳霍夫教授写了油层物理基础，标志着这一学 科的形成，并且从采油工程学科中分离出来。 1949年，美国的M.马斯盖特写了采油物理原理。绪 论 1935年，薛尔绍斯研究了井底取样器和测量样品物理性质的 方法。包括：压力-体积-温度之间的关系，饱和度、饱和压力 、油中的溶解气量。 60年代大庆油田、胜利油田的开发使我国油层物理学科有了进 一步发展。 目前已经初步形成了比较完善的理论体系，在常规岩心分析、 专项岩心分析、提高采收率实验、地层流体与储层敏感性分析 、微观可视化方面具有成熟的分析方法。绪 论4、本门课程的特点（
4、1）基本概念、规律多，不容易理解；（2）知识涉及面广，横跨多个学科；（3）侧重于室内实验。高压、高温驱油装置室内驱油装置从英国引进的界面流变仪CIR-100 g: 重力加速度，981cm/s2 s: 颗粒密度，g/cm3； : 液体密度， g/cm3； :液体的运动粘度，cm2 /s2、粒度组成分析方法在推导该公式时，斯托克斯曾作了一些假设： 假设颗粒为球型； 颗粒在粘性和不可压缩液体中运动，十分缓慢； 颗粒坚硬，且表面光滑； 颗粒沉降以常速进行； 在运动着的颗粒与分散介质之间界面上，不发生滑动。2、粒度组成分析方法浮 力摩 擦 力重 力若固体颗粒的粘滞阻力为 ：当颗粒直径为 50100m时，
5、具有足够的精度。筛析法和水力沉降法所求得的粒径并不是定值而是 一个平均值，即思考 ：（1）如此理想的假设条件，斯托克斯公式是否具有实用价值？（2）筛析法和水力沉降法所得颗粒直径是否为准确值？2、粒度组成分析方法*3、颗粒分析新技术对于较致密的细粒岩石，还可以制成岩石薄片用显微镜观测 或图像分析仪器测定其粒度组成。近年来国内外研制和使用了 多种基于光学原理的颗粒直径测定方法和仪器。扫描电镜图像铸体薄片图像4、粒度组成的表示方法（1）数字列表法筛筛孔直径 (mm)0.42 0.2970.297 0.210.21 0.1490.149 0.0740.074 0.050.05 0.010.01重量 （
6、%）2.684.466.5270.810.41.483.6累积积重量 （%）10097.392.8286.315.485.083.6（2）作图法d.曲线尖峰越靠右，说明岩石颗粒越粗 。一般储油砂岩颗粒的大小均在10.01mm之间。a.曲线表示了各种粒径的颗粒所占的百 分数，可用它来确定任一粒级在岩石中 的含量；b.曲线尖峰的位置表示含量最多的颗粒 直径的大小；c.曲线的尖峰越高颗粒分布越均匀，说 明该岩石以某一粒径颗粒为主；4、粒度组成的表示方法粒度组成累积 分布曲线上升段直 线越陡直，说明岩 石越均匀。该曲线 的最大用处是可以 根据曲线上的一些 特征点求得粒度参 数，进而从定量上 来表示岩石
7、粒度组 成的均匀性。粒度组成累积分布曲线4、粒度组成的表示方法(3) 分选系数 ：a2.4 不均匀a=12.4 均匀5、粒度参数(1) 粒度中值 ( d50 )：在累积分布曲线上相应累积重量百分数为50%的颗粒直径。指累积分布曲线上某两个重量百分数所代表的颗粒直径之 比值。常用累积重量60%的颗粒直径d60与累积重量10%的 颗粒直径d10之比，即：代表碎屑物质在沉积过程中的分选的好坏，即表示颗粒大 小集中的程度。(2)不均匀系数n：欧美国家常以累积重量25%、50%、75%三个特征点即：S=11.5，分选好；S=2.54.5，分选中等；S4.5，分选差。（4）标准偏差：由福克、沃德提出，用来
8、划分岩石的分选性的 等级。5、粒度参数（5）偏度 ：对称，Skp=0粗偏度，Skp0粗偏度，Skp0又称歪度，指粒度组成分布偏于粗颗粒或细颗粒。5、粒度参数（7）颗粒等效直径 （6）峰态量度粒度组成分布曲线陡峭程度，即量度分布曲线的两个尾部颗 粒直径的展幅与中央展幅的比值。假想土壤模型：等径球形颗粒所组成的模型。5、粒度参数其中， def ： 颗粒的等效直径；gi ：第i组分砂子的重量百分数；di：表征第i组分的颗粒平均直径。公式如下：假想土壤模型的颗粒直径代替真实岩石的粒度组成后，假 想土壤模型所产生的渗滤阻力与真实岩石所产生的阻力相同， 满足于这样条件的假想土壤模型的颗粒直径就称为“颗粒等
9、效 直径”。5、粒度参数（7）颗粒等效直径 思考：碳酸盐岩为什么不考虑粒度问题？骨架颗粒、胶结物及孔隙充填物基本上都是相同物质， 无法将它们分为单个颗粒。5、粒度参数n二、岩石的比 面1、比面的概念 VAS =式中：S: 岩石比面，cm2/cm3, m2/m3等A: 岩石颗粒的总表面积或岩石孔隙的总表面积， cm3V: 岩石外表体积（或视体积）， cm3 岩石中的细颗粒越多，它的比面就越大，反之，就越小。也就 是说，岩石比面越大，说明其骨架的分散程度越大，颗粒越细。单位体积岩石内岩石骨架的总表面积或单位体积岩石 内总孔隙的内表面积。式中：S: 以岩石外表体积为基准的比面， cm2/cm3；Ss
10、: 以岩石骨架体积为基准的比面， cm2/cm3；Sp: 以岩石孔隙体积为基准的比面， cm2/cm3；按以上三种不同体积定义的比面有如下关系：此外，在有关比面的定义中，分母也有采用“单位重量”来定 义比面的。如，对于砂岩按单位重量定义的比面为5005000cm2/g 对于页岩为100 m2/g （1000000cm2/g）。2、比面的其它定义方法(2)影响渗透率 (3)影响孔隙表面吸附量(4)影响离子交换的能力(5)影响束缚水含量(1)岩石分类和对比指标 3、研究比面的意义砂岩 S2300 cm2/cm3 (粒径0.10.01mm)S越大，K越小 泥质砂岩、粉砂岩渗透率很低4、比面的测定方法
11、（1）透过法（2）吸附法5、由岩石粒度组成资料估算比面第一步：假设单位体积球形颗粒组合中，有N个直径为d的颗粒 ，则每个球形颗粒的表面积为 ,体积Vi为()3id16 V1Npf-=f-=该法适用于胶结疏松或不含粘土颗粒的岩石。又设单位体积岩石孔隙总体积为1，则该岩石中颗粒所占的 体积，则单位体积岩石颗粒的数量为，即比面积为第二步：由于实际岩心是由不同直径的球形颗粒组成，根 据粒度组成的资料求比面。若单位体积岩石中颗粒组成每种直径的岩石颗粒的总表面粒径为d2者占G2%粒径为dn者占Gn%粒径为d1者占G1%， 第三步：由于岩石颗粒不完全为球形，为了近似的符合实际 情况，引入一个颗粒形状校正系数
12、C，则C值由实验确定，通常C=1.21.4。对球度好的颗粒取用 较小的C值；对带棱角而非常不圆的颗粒取较大的C值。把所有颗粒表面积加起来即得到该颗粒组成的岩石比面为：第二节 储层岩石的孔隙结构及孔隙性本节重点：1、孔隙类型、孔隙结构参数、孔隙度、地层压缩系数的概念2、孔隙度大小的影响因素本节难点：1、孔隙度的测定原理2、地层综合弹性系数计算公式的推导一、储层岩石的孔隙结构储层孔隙： 岩石中未被固体物质充填的空间。孔隙结构： 岩石的孔隙类型、孔隙大小和分布、形态、连 通关系、孔隙表面粗糙度等因素的综合。概念：1、孔隙类型和组合关系（2）按不同组合关系分类 a.具有一种孔隙的介质称为单纯介质：孔隙
13、、裂缝、溶洞；一、储层岩石的孔隙结构砂 岩粒间孔微孔隙裂缝原生孔隙溶蚀孔隙生物钻孔裂缝碳酸盐岩b.具有两种孔隙的介质称为双重介质：孔隙裂缝；c.具有多种孔隙的介质称为多重介质：孔隙溶洞裂缝。（1）按成因分类分选好砾石结构溶蚀孔分选差胶结物含量高裂缝（3）Meinzer分类（1942）一、储层岩石的孔隙结构2、孔隙的大小及其分选性（2）孔隙大小表示方法：列表法和作图法（1）孔隙大小分布测定：毛管压力曲线一、储层岩石的孔隙结构曲线越陡，孔隙大小越均匀一、储层岩石的孔隙结构b.偏度：又称歪度，指孔隙大小分布偏于粗孔径或细孔径。Skp值在1之间变化，正值表示曲线偏于粗孔径为粗歪度； 负值表示曲线偏于细
14、孔径为细歪度。c.峰态：量度粒度组成分布曲线陡峭程度。量度分布曲线的两个尾部颗粒直径的展幅与中央展幅的比值。a.分选系数 ：（3）常用定量表征参数一、储层岩石的孔隙结构Kp1Kp=1Kp1Skp=1Skp0.5mm或裂缝宽度0.25mm，流体在重力作用下可自由流动。岩 石中的大裂缝、溶洞及未胶结或胶结疏松的砂层孔隙多属此类。b.毛细管孔隙：0.0002mm3901.285000SsSb。 3.三种不同孔隙度之间的关系为流动 SpSs B. SsSpSf C. SpSsSf D. SfSsSp4.若a、e、d分别为岩石的绝对孔隙度、有效孔隙度、流动孔隙度，则 三者的关系为_ 。A.aed B.
15、eda C. dae D. ade DCCA5.饱和煤油法测得的孔隙体积为_，离心法测得的孔隙体积为 _。A.总孔隙体积，有效孔隙体积； B.总孔隙体积，流动孔隙体积；C.流动孔隙体积，有效孔隙体积； D.有效孔隙体积，流动孔隙体积。6.随地层压力下降，岩石孔隙体积将_，地层流体体积将_。A.膨胀，膨胀； B.膨胀，收缩；C.收缩，膨胀；D.收缩，收缩7.若Cf 、Co 、Cw分别为岩石、地层油、底层水的压缩系数，则三者的关系 为_。A.Cf Co Cw B. Co Cw Cf C. Cw CfCo D. Co Cf Cw B.8.若T1、T2、T3分别为蒸馏法、干馏法、离心法测定流体饱和度的测试温 度，则三者的关系_。C.A.T1T2T3 B.T2T3T1 C.T3T1T2 D.T2T1T3D.9.岩石绝对渗透率与岩石孔隙结构_，与通过岩石的流体性质 _。E.A.有关，有关； B.
