【2017年整理】采油地质基础知识

《【2017年整理】采油地质基础知识》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【2017年整理】采油地质基础知识（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第一章 采油地质基础知识第一节 油气藏及其油、气、水每个油藏都是位于地下深浅不一、形状和大小也不一样的封闭空间；里面的原油如同浸在豆腐里的水一样浸在岩石（如砂岩）里的。一、油气藏概念及类型（一） 油气藏的地址含义是，同意圈闭内具有同一压力系统的油气聚集。圈闭有三种类型，可参见图 1、图 2、图 3、图 4 所示来理解。（1） 构造圈闭：由于构造运动使岩层发生变形和位移造成的圈闭叫构造圈闭，包括背斜圈闭和断层遮挡圈闭。（2） 地层遮挡圈闭：由于地层因素造成遮挡条件的圈闭。（3） 岩性遮挡圈闭：由于储集层岩性改变或岩性连续性中断而形成的圈闭。（二） 油气藏类型圈闭中只聚集和存储石油和水的叫油藏，圈

2、闭中只聚集和储存天然气的叫气藏。当在采出的 1t 石油中能分离 1000m3 以上的天然气时，叫油气藏。油气藏分三大类，即构造油气藏、地层油气藏、岩性油气藏。1、 构造油气藏构造油气藏是指油气在构造圈闭中的聚集。2、 地层油气藏地层油气藏是指油气在地层圈闭中的聚集。3、 岩性油气藏岩性油气藏是指油气在由于储集岩性的改变或岩性的连续中断而造成的岩性遮挡圈闭中的聚集 。如图 5。二、油气藏中油、气、水的分布油气藏内油、气、水的分布具有一定规律，如在单一背斜圈闭内，由于重力分异作用，油、气、水的分布规律是气在上，油居中，水在下。从而形成油气界面及油水界面。如图 6.（一） 油气边界（1） 外含油边界

3、：油水界面与油层顶界的交线称为外含油边界，也叫含油边界。（2） 内含油边界：油水界面与油层底界的交线称为内含油边界，也叫含水边界。（3） 气顶边界：油气界面与油层顶面的交线成为气顶边界。（二） 含油面积（1） 含油气面积：内（外）含油边界所圈闭的面积，称内（外）含油面积，外含油面积也常叫含油面积，对油气藏来讲即为含油面积。（2） 含气面积：气顶圈闭的面积称为含气面积。对于纯气藏，则为气水边界所圈闭的面积。（三） 油气藏高度（1） 油藏高度：油水边界到油藏最高点的高度，称为油藏高度。当有气顶时，油藏高度即为油水接触面与油气接触面之间的高度值。（2） 气藏高度：气藏高度是指油气界面与油气藏最高点的

4、高度差。对于纯气藏，则为气水界面与气藏最高点的差。（3） 油气藏高度：油藏高度与气顶高度之和为油气藏高度。第二节 油、气、水的物理性质和化学性质一、石油的物理、化学性质（一） 石油的物理性质石油是由各种碳氢化合物混合而成的一种可燃有机油状液体。天然石油是从油气田中开采出来的。石油在提炼以前称为原油，从原油中可提炼出汽油、柴油、煤油及一系列石油产品。石油一般呈棕黑色、深褐色、黑绿色等，也有无色透明的。石油有特殊的气味，含硫化氢时有臭味，含芳香烃而有香味。选择油井工作制度等都必须有准确的地层原油物性分析资料作为依据。分析地层原油的物理性质，一般要取得以下几个参数（1） 饱和压力：地层原油在压力降低

5、到开始脱气时的压力称饱和压力。单位为兆帕（MPa） 。（2） 溶解气油比：在地层原始状况下，单位重量（或体积）原油所溶解的天然气量称为原始气油比，单位是立方米每吨（m3/t）或立方米每立方米（m3/m3 ） 。油井生产时，每采出 1t 原油伴随采出的天然气量称生产气油比，单位是立方米每吨（m3/t） 。（3） 原油密度和相对密度：原油密度 是指单位体积原油的质量。单位是千克每立方米（kg/m3 ） 。原油的相对密度 是指原油在 20 摄氏度，0.101MPa 的标准状态下脱气原油的密度与温度为 4 摄氏度时同样体积纯水密度之比值，为无因次量。（4）原油粘度：石油在流动时，其内部分子之间产生的摩

6、擦阻力称为原油粘度，单位是毫帕秒（m Pas） 。（5）原油凝固点：原油冷却到失去流动时的温度，叫做原油凝固点。凝固点在 40 摄氏度以上的原油叫高凝油。（6）原油体积系数：地层条件下单位体积原油与其在地面条件下脱气后的体积之比值，称为原油体积系数，为无因次量。原油体积系数是用来计算石油地质储量、注采比、地下亏空等主要开发指标的换算系数，它的数值一般都大于 1。（7）原油收缩率：地层原油采到地面后，天然气逸出使体积缩小，收缩的体积与原体积的百分比称为收缩率。（8）原油压缩系数：单位体积的地层原油的压力每增加或减小 1Pa 时，体积的变化率称为压缩系数（又称压缩率） ，单位是每帕或每兆帕（Pa

7、或 MPa）.(二)石油的化学性质石油主要由碳（C） 、氢（H）元素组成，碳含 83%87%，氢为 10%14%，还有氧、氮和硫。上述的各元素在原油中不是游离状态，而是结合成不同的化合物而存在，多以烃类化合物为主，另外还有少量的含氧、硫、氮的非烃类化合物。胶质是原油中相对分子质量较大的烃类，并含有氧、氮、硫等杂质。它溶解性较差，只能溶解于石油醚、笨、氯仿、乙醚和四氯化碳等有机溶剂中，能被硅胶吸附。石油蒸发或氧化后，胶质成分增加。密度较小的石油一般含胶质 4%5% ，而较重的石油胶质含量可达 20%或更多。原油中所含胶质的百分数称为胶质含量。原油中的沥青质为暗褐色至黑色的脆性物质，含有碳、氢、氧

8、、氮、硫等元素的高分子多环有机化合物，其相对分子质量比胶质大许多倍，不溶于石油醚或酒精，可溶于苯、三氯甲烷及二硫化碳，也可被硅胶吸附。原油中所含沥青质的百分数称为沥青质含量。二、天然气的物理、化学性质（一） 天然气的物理性质天然气是以气态碳氢化合物为主的气体组成的混合气体。有的从独立的气藏中采出，有的是伴生在石油中被采出。天然气一般无色，有汽油味或硫化氢味，易燃烧。天然气的物理性质主要由以下几项参数描述。（1） 体积系数：气体在油层条件下所占的体积与在标准状况（20和0.101MPa）下所占体积的比值，为无因次量，其值远小于 1.（2） 天然气压缩系数：是指压力每变化 1MPa 时气体体积的变

9、化率，单位是每帕或每兆帕。（3） 天然气粘度：是天然气流动时气体内部分子间的摩擦阻力，单位是毫帕秒（mPas） 。（4） 天然气密度和相对密度：单位体积气体的质量称天然气密度，单位是千克每立方米（kg/m3） 。相对密度则是指在某一压力和温度下的天然气密度与在标准状况下同体积干燥空气的密度之比值，为无因次量。（二） 天然气的化学性质天然气与石油相似，主要由碳、氢、硫、氮、氧及微量元素组成，也是以碳、氢为主，碳约占 65%80%，氢约占 12%20% 。天然气的化合物主要有甲烷（CH 4） 、乙烷（C 2H6） 、丙烷（C 3H8） 、丁烷(C 4H10)等重烃，还有数量不等的二氧化碳（CO 2

10、） 、一氧化碳（CO） 、氢（H 2） 、硫（S）和氮（N 2）等。甲烷在天然气中含量最多，占 42%98% 。当其含量超过 95%时，则称为干气；而乙烷以上的重烃含量超过 5%时，称为湿气。干气多产自纯气藏，而湿气则多与石油伴生。天然气分析一般要进行常见的以下几个组分含量的分析，即甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、二氧化碳、硫化氢、氮气和一氧化碳等。三、地层水（油田水）的物理、化学性质（一） 地层水状态地层水在岩石（油层）空隙中呈油水（气）混合状态；油藏边水和底水呈自由状态。（二） 地层水化学成分地层水化学成分主要有：Na +、K +、Ca 2+、Mg +阳离子和 Cl-、S

11、O 42-、CO 32-、HCO 3-阴离子。实际各油田地层水水型通常有：CaCl 2 型（氯化钙型） ，又称硬水，一般是封闭条件较好的油藏；NaHCO 3 型（碳酸氢钠型） ，又称碱性水，也是油田常见的类型。（三） 地层水的物理性质（1） 外观颜色：地层水一般都带有颜色，并视其化学组成而定，通常是透明较差，呈浑浊状。（2） 相对密度：是指单位地层水的密度与同条件下纯水的密度比值。（3） 粘度：地层水粘度一般比纯水高，温度对其影响较大，随温度升高粘度降低。第二章 油井完井与试油完井是指裸眼钻达设计井深后,使井底和油层以一定结构联通起来的工艺。它是钻井工程最后的一个重要话环节，又是采油工程的开端

12、，与以后采油、注水及整个油气田的开发是紧密联系的。因此，了解完井的知识，对采油技术人员来说显的十分重要。第一节 油井完成完井是衔接钻井和采油工程而又相对独立的工程，是从钻开油层开始，到下套管注水泥固井、射孔、下生产管柱、排液，直至投产的一项系统工程。一、井身结构井身结构是指油井完成后，所下入套管的层次、直径、下人深度及相应钻头直径和各层套管外水泥的上返高度等。如图（一） 导管 导管是钻井一开始就建立起泥浆循环，保护井口附近的地层，引导钻头正常钻进的通道。（二） 表层套管表层套管又叫地面套管、它的作用，是用来封隔地下水层，加固上部疏松岩层的井壁，保护井眼。（三） 技术套管技术套管用来保护和封隔油

13、层上部难以控制的复杂地层。（四） 油层套管油层套管也称生产套管其作用是保护井壁，形成油气通道、隔绝油、气、水层二 钻开油气层三完井方式完井方式是指油层与井底的连通方式、井底结构及完井工艺。完井要满足以下要求。（1） 油层和井筒之间应保持最佳的连通条件，油层所受的损害小；（2） 油层和井筒之间应具有尽可能大的渗流面积，油气流入井筒阻力最小（3） 应能有效地防止油层出砂，防止井壁坍塌，确保油井长期生产；（4） 应能有效地封隔油、气、水层，防止气串或水串，防止层间相互干扰；（5） 应具备便于人工举升和井下作业等条件；（6） 工艺简便、先进、安全可靠，成本低。（一）裸眼完井方式裸眼完井是指在钻开的生产

14、层位不下人套管的完井方式。 （二） 射孔完井方式射孔完井是国内最广泛、最主要的一种方式，分为套管射孔完井和尾管射孔完井。套管射孔完井钻穿油层直至设计井深；然后下套管到油层底部注水泥固井；最后射孔。尾管射孔完井是在钻头钻至油层顶界后，下套管注水泥固井，然后用小一级的钻头钻开油层至设计井深，用钻具将尾管送下并悬挂在套管上，再对尾管注水泥固井，然后射孔。（四） 衬管完井方式衬管完井方式是钻头钻油层顶界后，先下套管注水泥固井，再从套管内直径小一级的钻头钻穿油层至设计井深。最后在油层部位下人预选割缝的衬管，依靠衬管顶部的封隔器，将衬管挂在套管上，并密封衬管和套管之间的环形空间，使油气通过衬管的割缝流入井

15、筒。（五） 砾石充填完井方式先将绕丝筛管下入油层部位，然后用充填液把地面上预先选好的砾石泵送至绕丝筛管与井眼，或绕丝筛管与套管之间的环形空间内，构成一个砾石充填层，以阻挡油层砂流入井筒，达到保护井壁防沙的目的。四 水平井完井方式第二节 试油试油是指一套专用设备和工具，对井下油、气进行直接测试，以取得有关目的层的油气产能、压力温度和油、气、水样物性资料的工艺过程。试油工作的目的是：（1） 探明新区、新构造是否工业性油气流；（2） 查明油气田的含油面积及油水边界或气水边界以及油气藏的产油气能力、驱动类型；（3） 验证对对储集层产油气能力的认识和对测井资料解释的可靠程度；（4） 通过分层试油、试气取

16、得各分层的测试资料及流体的性质，确定单井（层）的合理工作制度，为制定油田开发方案提供重要依据；（5） 评价油气藏，对油、气、水层做出正确结论。一 射孔二 诱喷排液（一）替喷法（二）抽吸法（三）气举法三 试油工艺（一）注水泥塞试油（二）用封隔器分层试油（三）中途测试工具试油（四）试油资料（1）产量数据（二）压力数据（三）原油及水的特性资料（四）温度数据热力采油热力采油是指向地层注入热或在地下产生热的采油法。热力采油主要用于稠油开采。稠油，就其物理特性来讲，主要是黏度高，密度大。在地层温度和脱气的条件下原油黏度大于 1102mPas，相对密度大于 0.934（20）的原油视为稠油。稠油还可分为普通稠油（110 2110 4 mPas） 、特稠油（110 4510 4 mPas）和超稠油（510 4 mPas） 。我国稠油资源丰富，分布很广。目前已在很多大中型油气盆地和地区发现众多