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1、油油藏藏物物理理基基础础周克厚周克厚周克厚周克厚石油工程学院石油工程学院石油工程学院石油工程学院2010201020102010年年年年1油藏物理2油藏物理储运工程储运工程油藏工程油藏工程对整个油气藏的认识对整个油气藏的认识GasOilWater取一小块岩取一小块岩心出来研究心出来研究用户采油工程采油工程绪 论WOCGOC一、研究对象一、研究对象3油藏物理粒间孔隙介质(单重介质)岩石骨架孔隙(含有Gas、Oil、Water等)基质裂缝溶洞裂缝-孔隙裂缝-溶洞双重或多重介质油层物理油层物理研究内容研究内容渗流力学研究内容渗流力学研究内容抽象出来研究抽象出来研究二、研究内容二、研究内容4油藏物理等
2、径毛细管(半径r相等)不等径毛细管(半径r不相等)理想的地质或岩石模型油层物理研究的主要内容：研究岩石、流体的物理性质以及流体在岩石中的渗流机理的一门学科。渗流力学研究内容：流体在油气层中的渗流形态及渗流规律5油藏物理学习油层物理的目的：为油气田开发方案设计提供必备的一些参数（地层岩石的物性参数；地层流体的物性参数；多相共渗时岩石与流体相互作用的物性参数。）本课程的主要内容： 1、如何获取、这些参数值主要内容之一。 2、分析讨论一些驱油机理主要内容之二。课程特点：6油藏物理第一篇第一篇储层流体的物化性质储层流体的物化性质7油藏物理第一章第一章油气藏流体的化学组成与性质油气藏流体的化学组成与性质
3、石油与天然气从化学组成上讲是同一类物质。主要是由烷烃、环烷烃和芳石油与天然气从化学组成上讲是同一类物质。主要是由烷烃、环烷烃和芳香烃这三种饱和烃构成，其化学通式为香烃这三种饱和烃构成，其化学通式为CnH2n+2。在常温常压下：在常温常压下：C1C4为气态为气态是天然气的主要成分是天然气的主要成分C5C15为液态为液态是石油的主要成分是石油的主要成分C16以上为固态以上为固态即石蜡即石蜡第一节第一节石油的化学组成石油的化学组成一、石油的元素组成一、石油的元素组成石油主要含碳、氢元素，也含有氧、硫、氮以及其它一些微量元素。石油主要含碳、氢元素，也含有氧、硫、氮以及其它一些微量元素。按质量百分比：按
4、质量百分比：碳含量占碳含量占83%87%氢含量占氢含量占11%14%二者合计一般占二者合计一般占95%99%非碳、氢元素总含量不过非碳、氢元素总含量不过1%5%详见教材表详见教材表1-1和表和表1-28油藏物理 二、石油中烃类化合物二、石油中烃类化合物烷烃烷烃环烷烃环烷烃和和芳香烃芳香烃三、石油中的非烃类化合物三、石油中的非烃类化合物含氧化合物含氧化合物环烷酸、苯酚和脂肪酸等环烷酸、苯酚和脂肪酸等含硫化合物含硫化合物硫化氢、硫醇、硫醚和噻吩等硫化氢、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、吲哚和咔唑等胶质和沥青质胶质和沥青质属非烃化合物，多为高分子
5、杂环属非烃化合物，多为高分子杂环的氧、硫、氮化合物，对石油的性质影响较大的氧、硫、氮化合物，对石油的性质影响较大四、原油的分子量、含蜡量及胶质、沥青质含量四、原油的分子量、含蜡量及胶质、沥青质含量原油的分子量原油的分子量含蜡量（包括石蜡和地蜡）含蜡量（包括石蜡和地蜡）胶质含量：分子量约胶质含量：分子量约3001000沥青质含量：分子量大于沥青质含量：分子量大于1000，含硫量含硫量9油藏物理 第二节第二节原油的物性与分类原油的物性与分类一、原油的物理性质一、原油的物理性质1、颜色、颜色原油颜色主要与原油中轻重组分及胶质、沥青质含量有关，原油颜色主要与原油中轻重组分及胶质、沥青质含量有关，胶质沥
6、青质含量越高原油颜色越深。胶质沥青质含量越高原油颜色越深。2、原油的密度与相对密度、原油的密度与相对密度原油的密度是指单位体积原油的质量原油的密度是指单位体积原油的质量地面原油的相对密度定义为原油的密度与某一温度和压力下地面原油的相对密度定义为原油的密度与某一温度和压力下的水的密度之比。我国习惯上是指的水的密度之比。我国习惯上是指1atm、20C时的原油与时的原油与1atm、4C纯水的密度之比，用纯水的密度之比，用d420表示。表示。10油藏物理3、凝固点、凝固点原油的凝固点是指原油冷却时由流动态到失去流动性的临界温度点。原油的凝固点是指原油冷却时由流动态到失去流动性的临界温度点。原油凝固点一
7、般在原油凝固点一般在-5650C之间，凝固点高于之间，凝固点高于40C的原油称为高凝油。的原油称为高凝油。4、原油的粘度、原油的粘度原油流动时内部摩擦而引起的阻力大小的度量。原油流动时内部摩擦而引起的阻力大小的度量。5、闪点、闪点闪点或闪火点是只指可燃液体的蒸汽同空气的混合物在接近火焰时能短闪点或闪火点是只指可燃液体的蒸汽同空气的混合物在接近火焰时能短暂闪火时的温度。暂闪火时的温度。原油的闪点一般在原油的闪点一般在30180之间之间6、荧光性、荧光性原油在紫外光照射下发出一种特殊光亮的特征称为原油的荧光性原油在紫外光照射下发出一种特殊光亮的特征称为原油的荧光性7、旋光性、旋光性原油的旋光性是指
8、偏光通过原油时，偏光面对其原来的位置旋转一定角原油的旋光性是指偏光通过原油时，偏光面对其原来的位置旋转一定角度的光学特性度的光学特性8、导电率、导电率原油为非极性物质，是非导体，原油电阻率为原油为非极性物质，是非导体，原油电阻率为10111018m11油藏物理二、地面原油的分类二、地面原油的分类1、按含硫量分为：、按含硫量分为：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.之间之间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、按胶质沥青质含量分为：、按胶质沥青质含量分为：少胶原油少胶原油原油中胶质沥青质含量在以下原油中
9、胶质沥青质含量在以下胶质原油胶质原油原油中胶质沥青质含量在之间原油中胶质沥青质含量在之间多胶原油多胶原油原油中胶质沥青质含量在以上原油中胶质沥青质含量在以上、按含蜡量分为：、按含蜡量分为：少蜡原油少蜡原油原油中含蜡量在以下原油中含蜡量在以下含蜡原油含蜡原油原油中含蜡量在之间原油中含蜡量在之间高含蜡原油高含蜡原油原油中含蜡量在以上原油中含蜡量在以上、按原油的关键组分分为：、按原油的关键组分分为：凝析油凝析油密度小于密度小于.（）的原油）的原油石蜡基原油石蜡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小于.（）的原油）的原油环烷基原油环烷基原油密度大于密度大于.（）的
10、原油）的原油12油藏物理说明：资源供应量中：2005年哈油200万吨，2007年哈油1000万吨，2010年哈油2000万吨。、按地面脱气原油相对密度分为：、按地面脱气原油相对密度分为：轻质油、中质油、重质油（见教材表）轻质油、中质油、重质油（见教材表）三、地层原油分类三、地层原油分类低粘油低粘油油层条件下原油粘度低于油层条件下原油粘度低于中粘油中粘油油层条件下原油粘度低于油层条件下原油粘度低于高粘油高粘油油层条件下原油粘度低于油层条件下原油粘度低于稠油稠油油层条件下原油粘度高于油层条件下原油粘度高于，相对密度大于相对密度大于.凝析油凝析油地层条件下为气相烃类，开采时气藏压力低于露点压力地层条
11、件下为气相烃类，开采时气藏压力低于露点压力后凝析出液态烃后凝析出液态烃挥发油挥发油地层条件下呈液态，相态上接近临界点，在开发过程中地层条件下呈液态，相态上接近临界点，在开发过程中挥发性强，收缩率高；油气比一般在挥发性强，收缩率高；油气比一般在之间，一般相对密度小于之间，一般相对密度小于.，体积系，体积系数大于数大于.。高凝油高凝油凝固点高于凝固点高于的高含蜡原油。的高含蜡原油。13油藏物理第三节天然气的化学组成第三节天然气的化学组成 天天然然气气是是以以石石蜡蜡族族低低分分子子饱饱和和烃烃气气体体和和少少量量非非烃烃气气体体组成的混合物。组成的混合物。按按其其化化学学组组成成，甲甲烷烷（CHC
12、H4 4）占占绝绝大大部部分分（7098%7098%），乙乙烷烷（CHCH6 6）、丙丙烷烷（C C3 3H H8 8）、丁丁烷烷（C C4 4H H1010）等等含含量量不不多多。此此外外，还还含含有有少少量量的的非非烃烃类类气气体体。如如硫硫化化氢氢（H H2 2S S）、有有毒毒的的有有机机硫硫（硫硫醇醇RSHRSH、硫硫醚醚RSRRSR等等）、二二氧氧化化碳碳（COCO2 2）、一一氧氧化化碳碳（COCO）、氮氮（N N2 2）及及水水气气，有有时时也也含含微微量量的的稀稀有有气体，如氦（气体，如氦（HeHe）和氩（）和氩（ArAr）等。）等。14油藏物理典型典型天然气的天然气的组成成
13、单位：体位：体积百分数百分数成分成分天然气天然气产自油井的气产自油井的气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氢硫化氢7098110痕迹痕迹5痕迹痕迹2痕迹痕迹1痕迹痕迹0.5痕迹痕迹无无痕迹痕迹5痕迹痕迹1偶然痕迹偶然痕迹5092515214110痕迹痕迹5痕迹痕迹3无无0.5痕迹痕迹4无无痕迹痕迹615油藏物理 说明：延长及陕北产量来自股份公司西部规划。第四节油气藏分类第四节油气藏分类分类方法一分类方法一16油藏物理分类方法二分类方法二 根据流体的组成、相态特征，参考矿场生产流体气油地面原油密度根据流体的组成、相态特征，参考矿场生产流体气油
14、地面原油密度和生产流体中甲烷的摩尔含量等参数，近似地划分为以下几种油气藏和生产流体中甲烷的摩尔含量等参数，近似地划分为以下几种油气藏类型：类型：（1）气藏：）气藏：以甲烷为主，还含有少量乙烷、丙烷和丁烷。以甲烷为主，还含有少量乙烷、丙烷和丁烷。（2）凝析气藏：）凝析气藏：含有甲烷到辛烷的烃类。地层原始条件下含有甲烷到辛烷的烃类。地层原始条件下为气态，随压力下降会凝析出液态烃（地面相对密度为为气态，随压力下降会凝析出液态烃（地面相对密度为0.720.80，浅色，称凝析油）（进一步细分见表，浅色，称凝析油）（进一步细分见表1-9）（3）挥发性油藏（也称临界油气藏）：）挥发性油藏（也称临界油气藏）：
15、其特点是含有其特点是含有C8以以上的烃类构造上部接近于气体，下部接近于油，但油气无上的烃类构造上部接近于气体，下部接近于油，但油气无明显分界面，原油具挥发性，相对密度为明显分界面，原油具挥发性，相对密度为0.70.8（4）油藏：）油藏：油藏流体中以液相烃为主，油中溶有一定量的油藏流体中以液相烃为主，油中溶有一定量的天然气，地面相对密度为天然气，地面相对密度为0.800.94，国外常将这类常规油，国外常将这类常规油藏中的原油称为黑油。藏中的原油称为黑油。（5）重质油藏（有称稠油油藏）：）重质油藏（有称稠油油藏）：这类油藏原油粘度高、这类油藏原油粘度高、相对密度大。（地面脱气原油相对密度为相对密度
16、大。（地面脱气原油相对密度为0.9341.0、地层、地层温度条件下脱气原油粘度为温度条件下脱气原油粘度为10010000mPas）17油藏物理分类方法三分类方法三按地层流体性质划分的界限对油气藏分类（陈元千，按地层流体性质划分的界限对油气藏分类（陈元千，1987）其它分类方法：其它分类方法：按油气藏的埋藏深度分为按油气藏的埋藏深度分为浅层油气藏：浅层油气藏：埋深小于埋深小于1500m中深层油气藏：中深层油气藏：埋深埋深15002800m深层油气藏：深层油气藏：埋深埋深28004000m超深层油气藏：超深层油气藏：埋深大于埋深大于4000m类别类别油气比油气比m3/m3天然气甲烷含量天然气甲烷含
17、量%凝析油含量凝析油含量cm3/m3地面液体密度地面液体密度g/cm3天然气天然气凝析气凝析气轻质油轻质油黑油黑油18000550180002505508575905575601时，实际气体比理想气体难于压缩；时，实际气体比理想气体难于压缩；气体分子间距离小于分子作用半径气体分子间距离小于分子作用半径Zr0）Z=1时，实际气体与理想气体接近。时，实际气体与理想气体接近。（L=r0，或压力很低，或压力很低）所以说所以说压缩因子压缩因子Z实际反映了实际气体比理想气体更易于压实际反映了实际气体比理想气体更易于压缩或更难于压缩的程度。缩或更难于压缩的程度。Z并非常数，它随气体的种类（或组成）、压力、温
18、度的变并非常数，它随气体的种类（或组成）、压力、温度的变化而变化。确定天然气压力因子的办法有三种：化而变化。确定天然气压力因子的办法有三种：1.通过实验测定；通过实验测定；2.计算与图表结合确定（图版法）；计算与图表结合确定（图版法）；3.用状态方程求解。用状态方程求解。28油藏物理 说明：延长及陕北产量来自股份公司西部规划。29油藏物理说明：资源供应量中：2005年哈油200万吨，2007年哈油1000万吨，2010年哈油2000万吨。三三.对比状态原理对比状态原理1.对比状态原理及天然气的对比状态原理及天然气的Z值求法值求法纯组分气体的压缩因子纯组分气体的压缩因子Z，根据给定的温度和压力可
19、以，根据给定的温度和压力可以直接从相应的压缩因子图版查取直接从相应的压缩因子图版查取30油藏物理 根据实际气体状态方程：根据实际气体状态方程：方程中方程中a、b是与物质性质有关的特征参数，因此，不同的气是与物质性质有关的特征参数，因此，不同的气体，有不同图版。体，有不同图版。天然气是混合物，如何用统一的图版来确定天然气的压缩天然气是混合物，如何用统一的图版来确定天然气的压缩因子呢？因子呢？不同气体，虽然在不同的温度和压力下的性质（包括压缩不同气体，虽然在不同的温度和压力下的性质（包括压缩因子）不同，临界参数也不同，但在各自的临界点确有共同的因子）不同，临界参数也不同，但在各自的临界点确有共同的
20、特性，如果以临界状态作为描述气体状态的基准点，设定一组特性，如果以临界状态作为描述气体状态的基准点，设定一组对比参数，不同的气体只要对比参数相同，则处于对比状态。对比参数，不同的气体只要对比参数相同，则处于对比状态。不同气体处于相同的对比状态时，许多内涵性质也近似相同，不同气体处于相同的对比状态时，许多内涵性质也近似相同，这就是对比状态原理。这就是对比状态原理。对于化学性质近似而且临界温度相差不对于化学性质近似而且临界温度相差不大的物质，对比状态的具有很高的精度。大的物质，对比状态的具有很高的精度。对比参数定义为：对比参数定义为：31油藏物理对比状态原理推导对比状态原理推导:实际气体状态方程实
21、际气体状态方程范德华方程范德华方程在临界点在临界点以上三式联立求解：以上三式联立求解：32油藏物理 或：或：取：取：33油藏物理代入代入VDW原式：原式：改写为：改写为：令：令：则：则：因此：因此：34油藏物理所以，任意组成的天然气，都只用同一张图版来确定其所以，任意组成的天然气，都只用同一张图版来确定其压缩因子压缩因子 35油藏物理 求求Z值值A.已知已知T、P和气体摩尔组成求压缩因子和气体摩尔组成求压缩因子 。 解解（1）. 求视临界温度和视临界压力求视临界温度和视临界压力 ： （2）.求视对比温度和视对比压力：求视对比温度和视对比压力：（3）.根据计算出的和查天然气压缩因子图版得根据计算
22、出的和查天然气压缩因子图版得Z。36油藏物理B.已知天然气的相对密度已知天然气的相对密度和和T、P，求其压缩因子。，求其压缩因子。解：解：（1）. 根据根据由图由图2-4中查出中查出TPC、PPC；（2）.计算视对比温度和视对比压力：计算视对比温度和视对比压力：（3）.根据计算出的和查天然气压缩因子图版得根据计算出的和查天然气压缩因子图版得Z。37油藏物理C.当天然气中非烃气体含量不高时当天然气中非烃气体含量不高时（N N2 22%,CO2%,CO2 21%, g( (烃烃) )53油藏物理 2. 2. 高压下影响高压下影响 g g的因素的因素 3.确定天然气粘度的方法确定天然气粘度的方法(1
23、).图版法图版法已知天然气组成或相对密度已知天然气组成或相对密度,求在给定求在给定T、P下的粘度。下的粘度。解：解：a.计算天然气的分子量计算天然气的分子量M，根据，根据M或相对密度与或相对密度与T，在图，在图2-11上查取上查取g1；b.求视临界参数和视对比参数；求视临界参数和视对比参数；c.从图从图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计算在计算在T、P下的天然气粘度下的天然气粘度g。在高压下气体具有液体的性质在高压下气体具有液体的性质P P , ,内摩擦阻力内摩擦阻力 g g T T , ,内摩擦阻力内摩擦阻力 g g M M , ,内摩擦阻力内摩擦阻力 g g 5
24、4油藏物理（2）.任意任意T,1at下，单组分气体的下，单组分气体的 gGolubev公式公式(指数式，经验关联式指数式，经验关联式)（3）.任何任何T,1at下混合气体的下混合气体的 g其中：其中： c*是是1at,Tc时的粘度时的粘度55油藏物理说明：资源供应量中：2005年哈油200万吨，2007年哈油1000万吨，2010年哈油2000万吨。56油藏物理第四节第四节天然气含水量和天然气水合物天然气含水量和天然气水合物 含水蒸汽的天然气称为湿天然气，天然气含水量与下列因素有关：含水蒸汽的天然气称为湿天然气，天然气含水量与下列因素有关：（1）.随温度增加而增加；随压力增加而减少；随温度增加
25、而增加；随压力增加而减少；（2）.随含盐量增加而减少；随含盐量增加而减少；（3）.相对密度越大，含水量越少。相对密度越大，含水量越少。通常用绝对湿度或相对湿度（水蒸汽饱和度）描述天然气中含水量的通常用绝对湿度或相对湿度（水蒸汽饱和度）描述天然气中含水量的多少。多少。1绝对湿度绝对湿度每每1M3的湿天然气所含水蒸气的质量称为绝对湿度，其关系式如下：的湿天然气所含水蒸气的质量称为绝对湿度，其关系式如下：若湿天然气中水蒸气的分压达到饱和正气压，则饱和绝对湿度可以写若湿天然气中水蒸气的分压达到饱和正气压，则饱和绝对湿度可以写成：成：饱和绝对饱和绝对湿度是指在某一温度下天然气中含有的最大的水蒸汽量。湿度
26、是指在某一温度下天然气中含有的最大的水蒸汽量。57油藏物理2相对湿度相对湿度在同样的温度下，绝对湿度与饱和绝对湿度之比，称为相对湿度在同样的温度下，绝对湿度与饱和绝对湿度之比，称为相对湿度：绝对干燥的天然气，干燥的天然气，Pvw=0，则=0；当湿天然气达到；当湿天然气达到饱和和时，pVW=pSV,=1,对一般天然气：一般天然气：01,两相区外两相区外176油藏物理77油藏物理平衡比的求取平衡比的求取计算法计算法热力学汽液两相平衡条件热力学汽液两相平衡条件:化学位相等化学位相等在恒温条件下在恒温条件下,逸度逸度fi与化学位有与化学位有:故可导出故可导出:则则:78油藏物理以以SRK方程为例方程为
27、例:解方程解方程三个三个Z的根中的根中,最大的正根为汽相为汽相混合物的最大的正根为汽相为汽相混合物的ZV值值,最小的最小的正根为液相混合物的正根为液相混合物的ZL值值.逸度系数的计算公式为逸度系数的计算公式为:对汽相对汽相对液相对液相79油藏物理闪蒸计算时闪蒸计算时,可采用牛顿迭代法加速收敛可采用牛顿迭代法加速收敛令令:80油藏物理则则:当当时时,ng即为所求即为所求.Ki的初值可用理想溶液的的初值可用理想溶液的Wilson公式计算公式计算:计算中计算中Ki要进行调整要进行调整,Ki不正确不正确,则则81油藏物理调整方法调整方法:1.归一化处理归一化处理2.按逸度系数计算按逸度系数计算相态方程
28、的应用相态方程的应用1.计算相图计算相图;2.级次分离工作参数计算级次分离工作参数计算;3.油藏数值模拟计算。油藏数值模拟计算。82油藏物理第三节第三节油气体系中气体的溶解与分离油气体系中气体的溶解与分离一一.油气分离油气分离1.闪蒸分离闪蒸分离包括一次脱气和多级脱气包括一次脱气和多级脱气83油藏物理一次脱气：脱出的气体多，气体较重，气中含轻质油较多；一次脱气：脱出的气体多，气体较重，气中含轻质油较多；多级脱气：脱出的气体少，气体较轻，气中含轻质油较少。多级脱气：脱出的气体少，气体较轻，气中含轻质油较少。84油藏物理85油藏物理二二.天然气在原油中溶解度天然气在原油中溶解度1.天然气在原油中是
29、溶解度和溶解系数天然气在原油中是溶解度和溶解系数溶解度与压力的关系：压力增加，溶解度增加。溶解度与压力的关系：压力增加，溶解度增加。溶解系数并非常数。溶解系数并非常数。86油藏物理2.溶解度与温度的关系溶解度与温度的关系温度增加，溶解度减少，温度增加，溶解度减少，87油藏物理3.溶解度与气体、原油性质的关系溶解度与气体、原油性质的关系油、气组分的性质越接近油、气组分的性质越接近则天然气在原油中的溶解度则天然气在原油中的溶解度就越大。就越大。88油藏物理4.容解过程与分离过程的关系容解过程与分离过程的关系一次脱气曲线与容解曲线是相互重合的，而多级脱气得到的一次脱气曲线与容解曲线是相互重合的，而多
30、级脱气得到的溶解曲线和脱气曲线是不相重合的。溶解曲线和脱气曲线是不相重合的。饱和蒸汽压大的组分其溶解曲线和脱气曲线较为接近；而饱饱和蒸汽压大的组分其溶解曲线和脱气曲线较为接近；而饱和蒸汽压较小的组分，其溶解曲线和脱气曲线相差很大。和蒸汽压较小的组分，其溶解曲线和脱气曲线相差很大。89油藏物理第四节第四节用相态方程求解油气分离问题的实例用相态方程求解油气分离问题的实例一一.已知混合物组成已知混合物组成zi和地层温度和地层温度T，求体系的泡点压力，求体系的泡点压力pb.根据内插法求得泡点压力根据内插法求得泡点压力pb为为23.06MPa.90油藏物理 二二.已知油井产物的总组成，计算一次脱气和多级
31、脱气两种已知油井产物的总组成，计算一次脱气和多级脱气两种脱气方式的脱气量和汽液组成。脱气方式的脱气量和汽液组成。 因为脱气压力不高，选用收敛压力为因为脱气压力不高，选用收敛压力为35.035.0的值图版，查出各的值图版，查出各组分的平衡常数：组分的平衡常数：91油藏物理92油藏物理多级脱气计算结果多级脱气计算结果93油藏物理94油藏物理最终结果：一次脱气结果：最终结果：一次脱气结果：ng=0.6027,nl=0.39795油藏物理96油藏物理三三.微分分离计算微分分离计算分离过程如图，分离出的气体中分离过程如图，分离出的气体中组分组分i的摩尔数等于液体中损失的的摩尔数等于液体中损失的掉的组分掉
32、的组分i的摩尔数：的摩尔数：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yiKixidn=ndxi+xidnKixidn-xidn=ndxi(Ki-1)xidn=ndxi或者：或者：假定在一定压力变化范围内值保持假定在一定压力变化范围内值保持不变，积分不变，积分从而：从而：或者或者97油藏物理微分脱气计算举例微分脱气计算举例第一种，已知系统组成和终点压力，求脱出的气体摩尔数。第一种，已知系统组成和终点压力，求脱出的气体摩尔数。例：下表组成的系统在例：下表组成的系统在26.7C，由泡点压力，由泡
33、点压力4.1MPa微分脱气到微分脱气到2.7MPa时所分离出的气体摩尔数。时所分离出的气体摩尔数。98油藏物理第二种，已知系统组成和要分离出的气体摩尔数，求终点第二种，已知系统组成和要分离出的气体摩尔数，求终点压力。压力。例：已知组成和温度，从泡点压力例：已知组成和温度，从泡点压力4.1MPa开始进行微分分离，欲分离出开始进行微分分离，欲分离出10摩尔的气体，求终点压力。摩尔的气体，求终点压力。99油藏物理第四章第四章地层油和地层水的高压物性地层油和地层水的高压物性第一节第一节地层油的高压物性地层油的高压物性一一.地层原油的溶解油气比地层原油的溶解油气比RS定义：定义：地层油的溶解油气比地层油
34、的溶解油气比RS是指单位体积的地面原油在地层是指单位体积的地面原油在地层条件下所溶解的天然气量条件下所溶解的天然气量(m3（标）标）/m3).100油藏物理101油藏物理二二.地层原油的体积系数地层原油的体积系数Bo定义：定义：原油的体积系数，是地层油体积与地面脱气油体积原油的体积系数，是地层油体积与地面脱气油体积之比，用之比，用Bo表示。表示。当当:ppb,p ,Bo 102油藏物理103油藏物理三三.地层油的两相体积系数地层油的两相体积系数Bt定义：定义：P P P Pb b时，在给时，在给定定 P P、T T条件下，地层油条件下，地层油V Vf f和和其释出气体的总体积其释出气体的总体积
35、( (两相体积两相体积) )与地面原油体积与地面原油体积V VOSOS之比。之比。104油藏物理105油藏物理四四.地层油的压缩系数地层油的压缩系数定义：定义：在等温条件下，地层原油随压力变化的体在等温条件下，地层原油随压力变化的体积变化率。积变化率。106油藏物理107油藏物理五五.地层原油的粘度地层原油的粘度108油藏物理109油藏物理第二节第二节地层水的高压物性地层水的高压物性1.天然气在地层水中的溶解度天然气在地层水中的溶解度定义：定义：天然气在地层水中的溶解天然气在地层水中的溶解度是指地面体条件下单位体积地度是指地面体条件下单位体积地层水在地层压力、温度条件下所层水在地层压力、温度条
36、件下所溶解的天然气体积。溶解的天然气体积。在高温高压地层条件下，地层水在高温高压地层条件下，地层水中溶有大量的盐，只溶有少量的中溶有大量的盐，只溶有少量的天然气，天然气，10MPa压力下溶气量，压力下溶气量，一般不超过一般不超过12m3/m3。天然气在纯水中的溶解度主要天然气在纯水中的溶解度主要取决于压力与温度，取决于压力与温度，地层水含盐量增加，溶解气量地层水含盐量增加，溶解气量减少。减少。110油藏物理111油藏物理2.地层水的压缩系数地层水的压缩系数定义：在等温条件下，地层水随压力变定义：在等温条件下，地层水随压力变化的体积变化率。化的体积变化率。影响Cw的因素 i) P Cw ; ii
37、)T50, T Cw ;iii) Rs Cw , Rs的影响可以校正； iv)矿化度 Rs Cw ；纯水压缩系数112油藏物理113油藏物理3.天然气的体积系数天然气的体积系数定义：定义：地层水在地下的体积与地面条地层水在地下的体积与地面条件下的条件之比。件下的条件之比。B Bw w=0.99=0.991.061.06，一般取，一般取B Bw w=1.0=1.0影响影响Bw的因素的因素i)P Bw ;ii)T Bw ;iii)Rs Bw ;iv)矿化度矿化度 Rs Bw 114油藏物理115油藏物理4.地层水的粘度地层水的粘度地层水的粘度与压力、温度和含盐量有关。地层水的粘度与压力、温度和含盐
38、量有关。温度对地层水影响较大，温度升高，粘度大幅下降；温度对地层水影响较大，温度升高，粘度大幅下降；含盐量影响不大；含盐量影响不大；压力压力影响甚微压力压力影响甚微116油藏物理117油藏物理图版法求地层原油的高压物性参数图版法求地层原油的高压物性参数118油藏物理119油藏物理120油藏物理 说明：延长及陕北产量来自股份公司西部规划。121油藏物理122油藏物理123油藏物理说明：资源供应量中：2005年哈油200万吨，2007年哈油1000万吨，2010年哈油2000万吨。油气藏物质平衡方程简介油气藏物质平衡方程简介124油藏物理油藏原始储气量采出气量剩余地下气量=+气顶气量原始油中溶解气
39、量产油量平均累积生产气油比气顶的游离气油中溶解气量+=+气顶容积原始气体体积系数原始储油量原始油气比扩张后气体容积气体体积系数剩余油量溶解油气比+mNBoi Bgi + N Rsi = Np Rp+ V Bg+(N-Np) Rs125油藏物理整理后的油藏物质平衡方程的一般形式整理后的油藏物质平衡方程的一般形式1.无气顶时，无气顶时，m=Vg/Vo=0.方程简化为：方程简化为：126油藏物理2.无边水、底水、注入水时，无边水、底水、注入水时，W,WP等于零，方程简化为：等于零，方程简化为：3.无气顶，又无边、底水和注入水时，方程简化为：无气顶，又无边、底水和注入水时，方程简化为：物质平衡方程中参
40、数分三类：物质平衡方程中参数分三类：第一类：油气高压物性参数，如：第一类：油气高压物性参数，如：RSi,RS,Bgi,Bg,Boi,Bo,Bt,Bti,Bw;第二类：生产统计数据，如：第二类：生产统计数据，如：NP,WP,RP第三类：未知数据，有：第三类：未知数据，有：N,m,W,127油藏物理128油藏物理第二章第二章储层岩石的物理性质储层岩石的物理性质129油藏物理第一节第一节岩石的粒度组成和比面岩石的粒度组成和比面一一、岩石的粒度组成岩石的粒度组成1 1、定义定义: :构成岩石的各种大小不同的颗构成岩石的各种大小不同的颗 粒含量，用重量百分数粒含量，用重量百分数表示。表示。 2 2、分析
41、方法分析方法: :常用的砂岩粒度组成分析方法有：常用的砂岩粒度组成分析方法有： A A、筛析法筛析法(D0.074mm)(D0.074mm) B B、沉降法沉降法(0.0015D0.074mm)(0.0015D0.074mm) C、光学法光学法(D0.0015mm)(D0.05mm)(D0.05mm)a a、将筛子由粗到细、将筛子由粗到细 叠放并固定在筛分机上叠放并固定在筛分机上, ,对已破碎和分解的岩石对已破碎和分解的岩石颗粒进行筛析颗粒进行筛析, ,记录每个记录每个筛子上颗粒的质量筛子上颗粒的质量. .b b 、筛孔的大小表示有、筛孔的大小表示有mmmm和目两种和目两种. .c c 、相邻
42、两级筛孔孔眼大、相邻两级筛孔孔眼大小的级差为小的级差为 或或d d 、一套筛子共、一套筛子共2525级级 131油藏物理B B 沉降法沉降法(D0.05mm)(D0.05mm)测定原理测定原理: :颗粒直径的平均值处理颗粒直径的平均值处理: :132油藏物理3 3、粒度组成表示方法粒度组成表示方法: :A A、表格法表格法B B、图形法图形法岩样号岩样号D(mm)0.42-0.2970.297-0.2100.210-0.1490.149-0.0740.074-0.050.05-0.014.5 4.5 分选差分选差越小越小分选性越好分选性越好134油藏物理资料来源：美国石油情报周刊（2002年1
43、2月23日公布）。说明：分项栏中的位次为在世界最大50家石油公司中的排名位次。中海油未进入世界50强，指标值为2002年数据。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 dm m135油藏物理二二、岩石的比面岩石的比面1 1、定义定义: :单位体积的岩石内单位体积的岩石内岩石骨架岩石骨架的的总总表表 面积或单位体积岩石内面积或单位体积岩石内孔隙孔隙总面积。总面积。单位：单位：1 1cm2/cm3=10dm2/dm3=100m2/m3粗砂岩粗砂岩（10.5mm）2300cm2/cm3136油藏物理2 2、比面的三种表示比面的三种表示: :三
44、者间的关系三者间的关系: :137油藏物理每一粒砂子的表面积每一粒砂子的表面积为为: :3 3、比面的确定方法比面的确定方法: :每一粒砂子的体积每一粒砂子的体积: :单位体积岩石中，颗粒所占体积为单位体积岩石中，颗粒所占体积为: :Vs=1-单位体积内岩石的颗粒总数为单位体积内岩石的颗粒总数为: :138油藏物理单位体积中岩石颗粒总表面积应为单位体积中岩石颗粒总表面积应为: :如果，岩石中每一种如果，岩石中每一种粒径粒径颗粒的比面为颗粒的比面为: :139油藏物理因此，总表面积因此，总表面积为为: :校正系数校正系数C=1.21.4(2)(2)、流动实验法流动实验法计算公式计算公式: :14
45、0油藏物理实验装置实验装置: :马略特瓶马略特瓶开开关关量量 筒筒漏漏斗斗U型压力计型压力计岩岩心心岩心夹持器岩心夹持器141油藏物理第二节第二节岩石的孔隙度岩石的孔隙度一一、孔隙的分类孔隙的分类 孔孔隙隙按成因分按成因分粒粒间间孔孔隙隙按孔隙按孔隙大小分大小分按生成按生成时间分时间分按组合按组合关系分关系分按连按连通性分通性分杂杂基基内内微微孔孔隙隙晶晶体体次次生生晶晶间间孔孔隙隙超超毛毛细细管管孔孔隙隙 0 0. .5 5毛毛细细管管孔孔隙隙0 0. .5 5 0 0. .0 00 00 02 2微微毛毛细细管管孔孔隙隙 孔隙胶结的孔隙胶结的基底胶结基底胶结5. 5. 油藏的埋藏深度油藏的
46、埋藏深度多孔介质的孔隙度多孔介质的孔隙度总是随油层埋芷深度加总是随油层埋芷深度加深深而减小。而减小。6.6.孔隙度的应用孔隙度的应用155油藏物理第三节第三节 储层岩石的压缩性储层岩石的压缩性一一、岩石的压缩系数岩石的压缩系数Cf1 1、岩石颗粒变形示意图岩石颗粒变形示意图: :2 2、定义定义: :指油层压力每改变一个指油层压力每改变一个单位单位 时，单位体积岩石内时，单位体积岩石内孔隙体积孔隙体积 的变化值，单位为：的变化值，单位为：1/1/MPaMPa。156油藏物理3 3、表示方法表示方法: :4 4、三种表示方法三种表示方法: :以视体积为基数以视体积为基数岩石的压缩系数一般为岩石的
47、压缩系数一般为(236)*10(236)*10-4-4MPaMPa-1-1一般用岩石压缩系数测定仪测定一般用岩石压缩系数测定仪测定. .157油藏物理以孔隙体积为基数以孔隙体积为基数 以岩石骨架体积为基数以岩石骨架体积为基数5 5 、三者之间的关系、三者之间的关系: :158油藏物理二二、储层综合弹性压缩系数储层综合弹性压缩系数Ct1 1、定义定义: :油层压力每改变一个油层压力每改变一个单位单位时，单位体时，单位体积的岩石中所排出的液量，单位：积的岩石中所排出的液量，单位：1/MPa。2 2、表示方法表示方法: :综合反映了油藏弹性能量的大小综合反映了油藏弹性能量的大小. .Ct越越大大,
48、,表明油藏的弹性能量越充足表明油藏的弹性能量越充足. .159油藏物理3 3、Ct与与Co和和Cw的关系的关系: :160油藏物理第四节第四节 储层岩石流体饱和度储层岩石流体饱和度一一、流体饱和度是定义流体饱和度是定义: :单位孔隙体积中某相流体所占的分单位孔隙体积中某相流体所占的分数数. .常用百分数表示常用百分数表示. .二、表示方法二、表示方法: :161油藏物理三三、几种常见的饱和几种常见的饱和 1 1、原始含水饱和度、原始含水饱和度( (束缚水饱和度束缚水饱和度) )Sw 2 2、原始含油饱和度、原始含油饱和度Soi 3 3、当前油、气、水饱和度、当前油、气、水饱和度So、Sg、Sw
49、 4 4、残余油饱和度、残余油饱和度Sor 四、饱和度的测定方法四、饱和度的测定方法 1 、油层物理法、油层物理法( (干溜、蒸馏、色谱、干溜、蒸馏、色谱、CTCT技术技术) ) 2 2 、测井法、测井法 3 3 、经验统计法、经验统计法162油藏物理干溜法干溜法蒸馏法蒸馏法163油藏物理五、影响饱和度的因素五、影响饱和度的因素1 1、储层岩石的孔隙结构及表面性质的影响、储层岩石的孔隙结构及表面性质的影响 这是影响油气饱和度的关键因素。一般来这是影响油气饱和度的关键因素。一般来说说, ,岩石颗粒较粗，则比面小孔隙、喉道半径岩石颗粒较粗，则比面小孔隙、喉道半径大，孔隙连通性好，孔隙内避光滑，那么
50、渗透性大，孔隙连通性好，孔隙内避光滑，那么渗透性好，油气排驱水阻力小，油气饱和度就高，束缚好，油气排驱水阻力小，油气饱和度就高，束缚水饱和度就低。水饱和度就低。2 2、油气性质的影响、油气性质的影响 油气密度不同，油气的饱和度就不同。油气密度不同，油气的饱和度就不同。粘度较高的油粘度较高的油, ,排水动力小排水动力小, ,油气不易进入孔隙油气不易进入孔隙, ,残余水含量高残余水含量高, ,油气饱和度就低，反之亦然。此油气饱和度就低，反之亦然。此外，油藏形成时，如油气排驱水动力大外，油藏形成时，如油气排驱水动力大( (如压力如压力高高) )，即排驱能量高，排出的水多，即排驱能量高，排出的水多,
51、,油气饱和度就油气饱和度就高。高。164油藏物理第三节第三节油藏岩石的渗透率油藏岩石的渗透率一一.油藏岩石渗透率的定义油藏岩石渗透率的定义油藏岩石允许流体通过的能力称为油藏岩石的渗透率。油藏岩石允许流体通过的能力称为油藏岩石的渗透率。单位：单位：m2二达西公式二达西公式三达西公式应用条件三达西公式应用条件岩石饱和并流动着单一流体；岩石饱和并流动着单一流体；流动状态为层流；流动状态为层流；流体与岩石不发生物理、化学和物理化学反应。流体与岩石不发生物理、化学和物理化学反应。165油藏物理166油藏物理例题设有一块砂岩岩心设有一块砂岩岩心,长度长度L=3厘米厘米,截面积截面积A=2厘厘米米2,100
52、%饱和粘度饱和粘度=1mPas的盐水的盐水,在压差在压差P=0.2MPa下通过岩心的流量下通过岩心的流量Q=0.5厘米厘米3/秒根据秒根据达西公式达西公式如果上述岩心饱和粘度如果上述岩心饱和粘度=3mPas的油的油,在同样压差在同样压差P=0.2MPa下下.油的流量油的流量Q=0.167cm3/秒秒,同样同样,根据根据达西公式达西公式167油藏物理绝对渗透率是岩石的自身性质，它取决于绝对渗透率是岩石的自身性质，它取决于岩石的孔隙结构；在层流、岩石与流体不起岩石的孔隙结构；在层流、岩石与流体不起反应和反应和100为流动流体饱和的条件下，岩为流动流体饱和的条件下，岩石的绝对渗透率与所通过的流体性质
53、无关。石的绝对渗透率与所通过的流体性质无关。如果是气体通过岩石时，当压力从如果是气体通过岩石时，当压力从P1变化到变化到P2时，气体的体积亦必然随之变化，因此，时，气体的体积亦必然随之变化，因此， 若把气体膨胀视为等温过程若把气体膨胀视为等温过程,按气体状态方程可令按气体状态方程可令:168油藏物理由上式由上式代入用平均气体流量表示达西公式代入用平均气体流量表示达西公式:则则:169油藏物理气体滑动效应气体滑动效应液体在孔道中流动时液体在孔道中流动时,孔道中心的液体分子比靠近孔道壁表孔道中心的液体分子比靠近孔道壁表面的分子流速要高面的分子流速要高,而且越靠近孔道壁表面而且越靠近孔道壁表面,分子
54、流速越低分子流速越低;气体则不然气体则不然,靠近孔壁表面的气体分子与孔道中心的分子流靠近孔壁表面的气体分子与孔道中心的分子流速几乎没有什么差别。气体在孔道中的这种渗流特性称之速几乎没有什么差别。气体在孔道中的这种渗流特性称之为滑动效应为滑动效应,亦称克林肯柏效应。亦称克林肯柏效应。170油藏物理171油藏物理滑动效应的特征滑动效应的特征1、同一岩石，同一种气体，在不同的平均压力下测得的气、同一岩石，同一种气体，在不同的平均压力下测得的气体渗透率不同；底平均压力下气体渗透率比较高，高平均体渗透率不同；底平均压力下气体渗透率比较高，高平均压力下气体渗透率比较低。压力下气体渗透率比较低。2、同一岩石
55、，同一平均压力，不同气体测得的渗透率不同。、同一岩石，同一平均压力，不同气体测得的渗透率不同。3、同一岩石，不同气体测得的渗透率和平均压力的直线关、同一岩石，不同气体测得的渗透率和平均压力的直线关系交纵坐标于一点，该点的气体渗透率与同一岩石的液体系交纵坐标于一点，该点的气体渗透率与同一岩石的液体渗透率是等价的，故称等价液体渗透率，亦称克林肯柏渗渗透率是等价的，故称等价液体渗透率，亦称克林肯柏渗透率。克氏渗透率可以下式表示：透率。克氏渗透率可以下式表示：172油藏物理流量管气测渗透率方法（空气压水法）流量管气测渗透率方法（空气压水法）一、测量原理二、计算公式173油藏物理174影响岩石渗透率的因
56、素影响岩石渗透率的因素一、沉积作用一、沉积作用1.岩石骨架构成和岩石构造岩石骨架构成和岩石构造所有影响岩石孔隙度的因素都将影响岩石的渗透率包括：岩石所有影响岩石孔隙度的因素都将影响岩石的渗透率包括：岩石的颗粒粒度、颗粒的排列方式、颗粒的分选性、颗粒的圆球度、的颗粒粒度、颗粒的排列方式、颗粒的分选性、颗粒的圆球度、胶结物的含量和胶结方式、岩石埋藏深度等，在孔隙结构相同胶结物的含量和胶结方式、岩石埋藏深度等，在孔隙结构相同的情况下，孔隙度越大则渗透率越大。的情况下，孔隙度越大则渗透率越大。岩石的层理也影响渗透率：岩石的层理也影响渗透率：对砂岩垂向和水平方向渗透率差异明显对砂岩垂向和水平方向渗透率差
57、异明显对碳酸盐岩，只具有原生孔隙的碳酸盐岩其水平渗透率大于对碳酸盐岩，只具有原生孔隙的碳酸盐岩其水平渗透率大于垂向渗透率；而具有次生孔隙的碳酸盐岩，则垂向渗透率大于垂向渗透率；而具有次生孔隙的碳酸盐岩，则垂向渗透率大于水平渗透率。水平渗透率。油藏物理175影响岩石渗透率的因素影响岩石渗透率的因素2.岩石孔隙结构的影响岩石孔隙结构的影响根据高才尼卡尔曼方程：根据高才尼卡尔曼方程：k与与成正比，与成正比，与r的二次方成正的二次方成正比，与比，与S的二次方成正比。的二次方成正比。粒度细、孔隙半径小，则岩石比面大，渗透率低。孔隙粒度细、孔隙半径小，则岩石比面大，渗透率低。孔隙的连通性、迂曲度、孔壁粗糙
58、度等也将影响渗透率的大小。的连通性、迂曲度、孔壁粗糙度等也将影响渗透率的大小。油藏物理176影响岩石渗透率的因素影响岩石渗透率的因素二、成岩作用二、成岩作用1.地层静压力的影响地层静压力的影响有效覆压越大，渗透率越小有效覆压越大，渗透率越小2.胶结作用胶结作用胶结物的沉淀和胶结作用使孔隙通道变小，孔侯比增加，粗胶结物的沉淀和胶结作用使孔隙通道变小，孔侯比增加，粗糙度增大，因而使渗透率降低。糙度增大，因而使渗透率降低。3.构造作用于其它作用构造作用于其它作用构造作用形成的断裂和裂缝使得储层的孔隙度和渗透率增加，构造作用形成的断裂和裂缝使得储层的孔隙度和渗透率增加，特别是对碳酸盐地层，可使非渗透层
59、变为具有中高渗透率的特别是对碳酸盐地层，可使非渗透层变为具有中高渗透率的储层。储层。另外，工程和施工形成的粘土膨胀、各种孔道堵塞、外来流另外，工程和施工形成的粘土膨胀、各种孔道堵塞、外来流体与储层流体和岩石不配伍而产生的物化反应、孔隙表面吸体与储层流体和岩石不配伍而产生的物化反应、孔隙表面吸附沥青石、石蜡、胶质等都将使渗透率降低。附沥青石、石蜡、胶质等都将使渗透率降低。油藏物理第四节第四节渗透率和其它岩石物性的关系渗透率和其它岩石物性的关系一一.毛管渗流定律毛管渗流定律J.Kozeny(1927年年)将泊稷叶公式应用到毛细管渗流将泊稷叶公式应用到毛细管渗流中中,实验并证明了在一定的流速范围内导
60、管直径可以小实验并证明了在一定的流速范围内导管直径可以小到毛细管直径的情况到毛细管直径的情况,并建立了岩石并建立了岩石-毛细管模型毛细管模型.孔隙孔隙空间简化处理成由等直径的平行毛管束组成空间简化处理成由等直径的平行毛管束组成,我们把这我们把这种简化了的岩石称为假想岩石种简化了的岩石称为假想岩石.177油藏物理流体在毛管中的流动规律服从水力学中的流体在毛管中的流动规律服从水力学中的“泊稷叶泊稷叶”定律定律.二二.渗透率和孔道半径的关系渗透率和孔道半径的关系*等效渗流阻力原理等效渗流阻力原理:在假想岩石与真实岩石之间在假想岩石与真实岩石之间,当外部形状当外部形状和几何尺寸、流体性质、外压条件相同
61、时，如果二者的渗流和几何尺寸、流体性质、外压条件相同时，如果二者的渗流阻力相等，则表现为在相同的压差下具有相同的流量。阻力相等，则表现为在相同的压差下具有相同的流量。*假想岩石的流量，泊稷按叶公式：假想岩石的流量，泊稷按叶公式：*真实岩石的流量，按达西公式：真实岩石的流量，按达西公式：178油藏物理根据渗流等效阻力原理根据渗流等效阻力原理,二者流量应该相等二者流量应该相等,则则:所以所以:对假想岩石对假想岩石,按孔隙度定义按孔隙度定义:代入上式代入上式:式中式中r可视为真实岩石的平均孔道半径可视为真实岩石的平均孔道半径179油藏物理三三.渗透率和比面的关系渗透率和比面的关系对假想岩石对假想岩石
62、,按比面的定义按比面的定义:于是于是:由上面的推导由上面的推导:根据根据:代入上式代入上式:180油藏物理考虑到假想岩石与真实岩石之间的差异考虑到假想岩石与真实岩石之间的差异,用用k代替代替2,则则:这就是有名的高才尼这就是有名的高才尼-卡尔曼方程卡尔曼方程.在上式中取在上式中取:这里这里:181油藏物理上式中上式中:P1=P0=1(大气压大气压)P2=P1-(H/1000)=1-(H/1000)(大气压大气压)其中其中:Hcm水柱水柱(P12-P22)=12-(1-H/100)2=1-1+2H/1000-H2/106忽略掉忽略掉H2/106(P12-P22)=H/500则则:K=(1000Q
63、0L)/(AH)在高在高-卡方程中卡方程中k取值取值5,得得:182油藏物理储层岩性参数平均值的处理方法储层岩性参数平均值的处理方法一几种求平均值的方法一几种求平均值的方法 常常用用的的求求平平均均值值的的方方法法有有三三种种: :算算术术平平均均法法、加加权权平平均均法法和和按按物物理理过过程程求求平均值的方法。下面以孔、渗参数为例来加以说明平均值的方法。下面以孔、渗参数为例来加以说明。1、算术平均算术平均 可用于单井、单层的平均值处理。可用于单井、单层的平均值处理。 对对于于单单井井，假假设设每每个个Ki和和i都都可可代代表表取取样样层层段段，取取样样数数为为n，则则单单井井纵纵向的平均值
64、为向的平均值为对对于于单单层层，假假设设每每个个Ki和和i都都能能代代表表该该层层在在取取样样井井的的值值，则则该该层层平平面面上上（面面积积上上）的的平平均均值值仍仍然然可可以以用用以以上上公公式式进进行行计计算算，只只是是i代代表表的的是是该该层层不不同的取样井。同的取样井。上述方法简单、易算，使用于样品分布均匀的情况，否则，代表性差。上述方法简单、易算，使用于样品分布均匀的情况，否则，代表性差。183油藏物理2、加权平均法加权平均法 以以渗渗透透率率为为例例，假假如如测测得得的的每每个个Ki都都代代表表了了有有效效厚厚度度hi为为含油面积为含油面积为Ai的地层，则的地层，则: : 油层厚
65、度加权平均渗透率值（纵向或单井）为油层厚度加权平均渗透率值（纵向或单井）为 油层面积加权平均渗透率值（横向或平面上）为油层面积加权平均渗透率值（横向或平面上）为 油层体积加权平均渗透率值（全油层的体积加权）为油层体积加权平均渗透率值（全油层的体积加权）为 184油藏物理 加加权权平平均均求求取取参参数数平平均均值值比比算算术术平平均均值值更更符符合合实实际际，孔孔隙隙度度和和原原始始含含油油饱饱和和度度等等油油层层岩岩石石物物性性参参数数也也可可以以用用上上述方法进行平均值处理。述方法进行平均值处理。 除除上上述述两两种种方方法法外外，还还有有其其它它的的处处理理方方法法和和计计算算公公式式，
66、在在某某些些情情况况也也是是很很有有价价值值的的。例例如如，也也可可以以用用下下面面的的方方法法求若干渗透率的平均值求若干渗透率的平均值185油藏物理1、根据物理过程根据物理过程,按照等效渗流阻力原理求渗透率平均按照等效渗流阻力原理求渗透率平均（1）、并联（多层纵向不均一）地层的平均渗透率）、并联（多层纵向不均一）地层的平均渗透率A.线线性性渗渗流流特特征征：各各层层之之间间相相当当于于并并联联关关系系，即即各各层层渗流压差相等，而总流量等于各层压差之和。渗流压差相等，而总流量等于各层压差之和。根据达西公式，各层通过的流量为根据达西公式，各层通过的流量为：186油藏物理设设K为总（平均）等效渗
67、透率，则总流量为总（平均）等效渗透率，则总流量 :其中：其中：h=h1+h2+h3所以所以移项得：移项得：187油藏物理B.平面径向渗流平面径向渗流产量公式：产量公式：188油藏物理压差公式：压差公式：已知地层总厚度为各层厚度之和已知地层总厚度为各层厚度之和h=h1+h2+h3总流量为各层流量之和总流量为各层流量之和Q=Q1+Q2+Q3根据平面径向流的产量公式，各层产量分别为根据平面径向流的产量公式，各层产量分别为: :189油藏物理地层总流量为：地层总流量为：由此可得：由此可得：整理后得：整理后得：即即: :可见，并联时线性渗流与平面径向流计算公式相同。可见，并联时线性渗流与平面径向流计算公
68、式相同。190油藏物理串联地层的平均渗透率串联地层的平均渗透率特征：通过各层的流量相等，而总压差为各层压差之和特征：通过各层的流量相等，而总压差为各层压差之和Q=Q1=Q2=Q3P=PP=P1 1+P+P2 2+P+P3 3A A、线性渗流、线性渗流L=L1+L2+L3根据达西公式各层压差与总压差分别为根据达西公式各层压差与总压差分别为整理后得：整理后得：191油藏物理B.B.径向渗流径向渗流根据平面径向流压降公式，各部分压差和总压差为：根据平面径向流压降公式，各部分压差和总压差为：简化后得：简化后得：192油藏物理第三篇第三篇储层中多相流体的渗流特性储层中多相流体的渗流特性第八章第八章储层岩
69、石中的界面现象与润湿性储层岩石中的界面现象与润湿性第一节第一节储层流体的相间界面张力储层流体的相间界面张力一一.两相界面的自由表面能两相界面的自由表面能自由表面能是界面层分子力场不平自由表面能是界面层分子力场不平衡所致。自由表面能具有如下性质：衡所致。自由表面能具有如下性质：1.只有存在不互溶的两相时自由表只有存在不互溶的两相时自由表面才存在，只要存在两相界面就有自面才存在，只要存在两相界面就有自由表面能；由表面能；2.界面越大，自由表面能也越大；界面越大，自由表面能也越大；3.界面是具有一定厚度的界面层；界面是具有一定厚度的界面层；4.两相界面层自由表面的大小与两两相界面层自由表面的大小与两
70、相分子的性质有关；相分子的性质有关；两相分子极性差越大，表面能越大。两相分子极性差越大，表面能越大。5.自由界面能还与两相的相态有关；自由界面能还与两相的相态有关；气固气固液固液固气液气液液液。液液。193油藏物理194油藏物理二二.比表面能和表面张力比表面能和表面张力由于体系表面层上的分子力场的不对称性，使其能量比相内分子能量高，由于体系表面层上的分子力场的不对称性，使其能量比相内分子能量高，故增加体系的新表面积，相当于把更多的分子从相内移到表面层来，就必故增加体系的新表面积，相当于把更多的分子从相内移到表面层来，就必须克服相内分子的吸引力，这里做功的能量就转化为新生界面的表面能。须克服相内
71、分子的吸引力，这里做功的能量就转化为新生界面的表面能。在恒温、恒压和组成一定的条在恒温、恒压和组成一定的条件下可逆过程增加体系表面面积件下可逆过程增加体系表面面积A，外界对体系所做的功为，外界对体系所做的功为w，则体系自由能的增加量则体系自由能的增加量U为：为：比表面能是单位面积表面层具有的自由表面能，也叫表面张力。比表面能是单位面积表面层具有的自由表面能，也叫表面张力。195油藏物理表面能和表面张力的单位表面能和表面张力的单位表面能和表面张力的单位：表面能和表面张力的单位：J/m2,erg/cm2工程上常用工程上常用:mN/m读作毫牛读作毫牛每米；每米；换算关系：换算关系：1J/m2=1N/
72、m,1erg/cm2=1dyn/cm=1nN/m1Kg=9.8N,1N=105dyn在两相界面只表现出能，不在两相界面只表现出能，不表现出力；在三相周界则表现表现出力；在三相周界则表现出力，即表面张力（单位周界出力，即表面张力（单位周界长度上的力）。长度上的力）。196油藏物理油藏流体间的界面张力油藏流体间的界面张力内聚力附着力静吸力内聚力附着力静吸力静吸力大则表面张力大，反之亦然。静吸力大则表面张力大，反之亦然。1.油气界面油气界面压力的影响：压力的影响：p,Rs,o,内聚力内聚力g,附着力附着力，静吸力静吸力所以：所以：温度的影响：温度的影响：Tog,内聚力内聚力附着力附着力所以：静吸力所
73、以：静吸力，197油藏物理2.油水界面油水界面无溶解气的油水体系无溶解气的油水体系温度、压力对油水密度和热温度、压力对油水密度和热力学性质影响大体相同。力学性质影响大体相同。有溶解气的油水体系有溶解气的油水体系ppb时，时，p,Rs,o,w不不变内聚力不内聚力不变，附着力下降，附着力下降，所以：静吸力上升，所以：静吸力上升，ppb时，时，198油藏物理五五.表面张力的测定表面张力的测定悬滴法悬滴法199油藏物理200油藏物理第二节第二节界面吸附现象及其和界面张力的关系界面吸附现象及其和界面张力的关系溶解于两相系统中的物质，溶解于两相系统中的物质，自发地聚集到两相界面层自发地聚集到两相界面层并急
74、剧降低该界面层的表并急剧降低该界面层的表面张力的现象称之为面张力的现象称之为“吸吸附附”，被吸附在两相界面，被吸附在两相界面上、且能大大降低界面张上、且能大大降低界面张力的的物质叫做表面活性力的的物质叫做表面活性物或称表面活性剂。单位物或称表面活性剂。单位界面层比相内多于的吸附界面层比相内多于的吸附量叫比吸附，用量叫比吸附，用G表示。表示。201油藏物理表面活性剂是一种两亲分子，含有一个极性端和一表面活性剂是一种两亲分子，含有一个极性端和一个非极性端个非极性端就其极性而言，可以把原油的组分分为非极性物质就其极性而言，可以把原油的组分分为非极性物质和含有极性的活性物质两类。和含有极性的活性物质两
75、类。烃类是非极性物质，烃与氧、硫、氮的化合物是活烃类是非极性物质，烃与氧、硫、氮的化合物是活性物质。性物质。原油是表面活性物质和非极性烃类的一种溶液。原油是表面活性物质和非极性烃类的一种溶液。202油藏物理第三节第三节储层岩石的润湿性储层岩石的润湿性一、岩石润湿性的基本慨念一、岩石润湿性的基本慨念润湿现象：液体在表面张力的作用下沿固体表面流散的现象。润湿现象：液体在表面张力的作用下沿固体表面流散的现象。润湿性：当固体表面存在不相溶流体时，某相流体优先附着到润湿性：当固体表面存在不相溶流体时，某相流体优先附着到固体表面的趋势。也称选择性润湿。固体表面的趋势。也称选择性润湿。讨论润湿性必是体。三相
76、体系，一相为固体，另一相为液体，讨论润湿性必是体。三相体系，一相为固体，另一相为液体，第三相为气体和另一液第三相为气体和另一液203油藏物理 说明：延长及陕北产量来自股份公司西部规划。润湿程度用接触角和附着功表示润湿程度用接触角和附着功表示1.接触角接触角（也称润湿角）（也称润湿角）润湿角湿角规定量取极性（或密度）大定量取极性（或密度）大的流体一的流体一边。当当909090时，固体表面，固体表面亲油，也称油湿，或憎水；油，也称油湿，或憎水；当当=90=90时，中性，中性润湿湿。 能能润湿固体表面的一相流体称湿固体表面的一相流体称为润湿相，湿相，简称湿相，另一相称湿相，另一相则为非非润湿相，湿相
77、，简称非湿相。称非湿相。204油藏物理杨氏杨氏(Young)方程方程某一流体润湿固体表面各相界面某一流体润湿固体表面各相界面张力相互作用的结果，有三种界张力相互作用的结果，有三种界面张力作用于三相周界。面张力作用于三相周界。杨氏方程：杨氏方程：由上式可得：由上式可得：或：或：205油藏物理附着功附着功衡量固体润湿性大小的另一个指标是附衡量固体润湿性大小的另一个指标是附着功或粘附功，它是指在非湿相流体中，着功或粘附功，它是指在非湿相流体中，将单位面积的湿相从固体界面拉离开所将单位面积的湿相从固体界面拉离开所做的功。这一过程做功的能量转化为固做的功。这一过程做功的能量转化为固体表面能的增加。体表面
78、能的增加。由于由于故故即体系的即体系的表面能增加。这个表面能的增量就等于表面能增加。这个表面能的增量就等于附着功或粘附功附着功或粘附功再由杨式方程得：再由杨式方程得：因此接触角与附着功的关系为：因此接触角与附着功的关系为：206油藏物理 对于岩石油水系统对于岩石油水系统若若90,cos0,0, 2.32.3 1.31.3, ,岩石岩石亲水；水；固体表面能减少。自固体表面能减少。自发过程程若若 90,cos90,cos0,0, 2.32.3 油油驱水水为后退角：后退角：22为平衡角平衡角这种随润湿先后次序不同而润湿角改变的现象即为静润湿滞这种随润湿先后次序不同而润湿角改变的现象即为静润湿滞后。后
79、。静润湿滞后的程度：静润湿滞后的程度：cos2cos1209油藏物理2.动润湿滞后动润湿滞后由三相周界移动速度引起的润湿滞后称为动润湿滞后。由三相周界移动速度引起的润湿滞后称为动润湿滞后。210油藏物理3.与石油中的表面活性物与石油中的表面活性物质在岩石表面上的吸附有关质在岩石表面上的吸附有关石油中的表面活性物质在岩石油中的表面活性物质在岩石表面上的吸附，形成的吸附石表面上的吸附，形成的吸附层将会加重静润湿滞后的程度。层将会加重静润湿滞后的程度。油膜在孔道表面上附着越牢固，油膜在孔道表面上附着越牢固，移动就越困难，滞后就越严重。移动就越困难，滞后就越严重。4.与岩石颗粒表面粗糙程度与岩石颗粒表
80、面粗糙程度有关有关岩石颗粒表面粗糙程度和非岩石颗粒表面粗糙程度和非均质性严重，三相周界移动就均质性严重，三相周界移动就越困难，润湿滞后现象也越显越困难，润湿滞后现象也越显著。著。固体的棱角和尖锐突起对润湿固体的棱角和尖锐突起对润湿滞后有很大影响。滞后有很大影响。211油藏物理三、储层岩石的润湿性及其影响因素三、储层岩石的润湿性及其影响因素（1）.实际油藏形成和沉积条件不同，岩石和原油物性差异很大，实际油藏形成和沉积条件不同，岩石和原油物性差异很大，有的油藏岩石亲随，有的油藏岩石亲油；有的油藏岩石亲随，有的油藏岩石亲油；（2）.同一油藏，储层岩石还可能具有微观非均质性，一部分表同一油藏，储层岩石
81、还可能具有微观非均质性，一部分表面为水湿，另一部分表面为油湿。面为水湿，另一部分表面为油湿。非均质润湿性又分为两种情况：斑状润湿和混合润湿非均质润湿性又分为两种情况：斑状润湿和混合润湿斑状润湿性又称部分润湿或斑块润湿：是指在同一岩样的表面斑状润湿性又称部分润湿或斑块润湿：是指在同一岩样的表面上由于矿物组成不同表现出不同的润湿性，油湿表面和水湿表面上由于矿物组成不同表现出不同的润湿性，油湿表面和水湿表面无特定的位置；就单个空隙而言，一部分表面为强水湿，其余部无特定的位置；就单个空隙而言，一部分表面为强水湿，其余部分则可能为强油湿，不强调同种润湿表面的连续性。分则可能为强油湿，不强调同种润湿表面的
82、连续性。混合润湿性：是指在大小不同的孔道其润湿性不同，小孔道永混合润湿性：是指在大小不同的孔道其润湿性不同，小孔道永远水湿不含油，大孔道的砂粒表面由于与原油接触常是亲油的。远水湿不含油，大孔道的砂粒表面由于与原油接触常是亲油的。强调同种润湿性表面的连续性。强调同种润湿性表面的连续性。212油藏物理213油藏物理油藏岩石的润湿性主要取决于一下因素：油藏岩石的润湿性主要取决于一下因素：1.岩石的矿物组分岩石的矿物组分油藏岩石主要为砂岩和碳酸盐岩两类油藏岩石主要为砂岩和碳酸盐岩两类碳酸盐岩主要为方解石和白云石碳酸盐岩主要为方解石和白云石砂岩则由不同性质和晶体构成的硅酸盐矿物组成砂岩则由不同性质和晶体
83、构成的硅酸盐矿物组成岩石矿物可分为两类：岩石矿物可分为两类：亲水矿物和亲油矿物亲水矿物和亲油矿物亲水矿物亲水矿物：如石英、长石、云母、硅酸盐、玻璃、碳酸盐、硅：如石英、长石、云母、硅酸盐、玻璃、碳酸盐、硅铝酸盐等；铝酸盐等；亲油矿物：亲油矿物：滑石、石墨、烃类有机固体和矿物中的金属硫化物滑石、石墨、烃类有机固体和矿物中的金属硫化物等。等。粘土矿物对岩石的润湿性影响很大粘土矿物对岩石的润湿性影响很大泥质胶结物的存在会增加岩石的亲水性，如蒙脱石吸水，泥质胶结物的存在会增加岩石的亲水性，如蒙脱石吸水，而含铁的粘土矿物可以使岩石局部表面向亲油方向转化而含铁的粘土矿物可以使岩石局部表面向亲油方向转化。如
84、如绿泥石中的铁从原油中吸附表面活性物质。绿泥石中的铁从原油中吸附表面活性物质。214油藏物理2.油藏流体组成的影响油藏流体组成的影响原油的组成非常复杂，按对润湿性的影响其物质可分为三类：原油的组成非常复杂，按对润湿性的影响其物质可分为三类：非极性的烃类：含碳原子数越多，接触角越大；非极性的烃类：含碳原子数越多，接触角越大；有极性的氧、硫、氮的化合物；有极性的氧、硫、氮的化合物；原油中的极性物质或称活性物质。原油中的极性物质或称活性物质。原油中的极性物质对矿物表面润湿性的影响主要取决于极性原油中的极性物质对矿物表面润湿性的影响主要取决于极性物的多少和性质。物的多少和性质。碱性增加时硅酸盐接触角明
85、碱性增加时硅酸盐接触角明显增加，碳酸盐变化不大；显增加，碳酸盐变化不大；酸性增加时，碳酸盐接触角酸性增加时，碳酸盐接触角明显增加，而硅酸盐变化不大。明显增加，而硅酸盐变化不大。3.表面活性物质的影响表面活性物质的影响4.矿物表面粗糙度的影响矿物表面粗糙度的影响215油藏物理四、油水在岩石空隙中的分布四、油水在岩石空隙中的分布润湿性对油水在岩石孔道中润湿性对油水在岩石孔道中的分布起决定性的作用。的分布起决定性的作用。由于各相表面张力相互作用由于各相表面张力相互作用的结果，润湿相流体总是附的结果，润湿相流体总是附着于固体颗粒表面，并力图着于固体颗粒表面，并力图占据较窄小的粒隙角隅，而占据较窄小的粒
86、隙角隅，而把非润湿相流体推向更畅通把非润湿相流体推向更畅通的空隙中间。的空隙中间。不同饱和度时油水在空隙中不同饱和度时油水在空隙中的分布情况的分布情况216油藏物理渠道流态渠道流态217油藏物理亲水岩石注水过程中的油水分布亲水岩石注水过程中的油水分布218油藏物理驱替过程和吸吮过驱替过程和吸吮过程程非润湿相驱出润湿相的过程称为非润湿相驱出润湿相的过程称为“驱替过程驱替过程”。随着驱替随着驱替过程的进行，润湿相饱和度逐渐降低，非润湿相饱和度逐过程的进行，润湿相饱和度逐渐降低，非润湿相饱和度逐渐增加；渐增加；润湿相驱出非润湿相的过程称为润湿相驱出非润湿相的过程称为“吸吮过程吸吮过程”。随着吸吮随着
87、吸吮过程的进行，润湿相饱和度逐渐增加，非润湿相饱和度逐过程的进行，润湿相饱和度逐渐增加，非润湿相饱和度逐渐降低。渐降低。219油藏物理五五.油藏岩石润湿性的测定油藏岩石润湿性的测定1.接触角法接触角法这种方法的特点：这种方法的特点：.原理简单，测量过程和结果直观；原理简单，测量过程和结果直观；.测量条件要求严格。如矿物表面要十分光滑、洁净且没有测量条件要求严格。如矿物表面要十分光滑、洁净且没有污染；要求恒温条件，因为温度变化会引起较大误差；污染；要求恒温条件，因为温度变化会引起较大误差；.测量时间长，液滴稳定平衡时间需要几百到上千小时；测量时间长，液滴稳定平衡时间需要几百到上千小时；.该方法不
88、能直接测量油层岩石的润湿接触角。该方法不能直接测量油层岩石的润湿接触角。测量结果：接触角测量结果：接触角075为亲水，为亲水，75105为中间润为中间润湿，湿，105180为亲油为亲油220油藏物理2.自动吸入法（简称自吸法）自动吸入法（简称自吸法）221油藏物理3.自吸驱替法自吸驱替法油湿指数：油湿指数：222油藏物理水湿指数：水湿指数：223油藏物理Amott润湿指数定义为：润湿指数定义为：润湿指数润湿指数10.30.30.10.10.10.10.30.31润湿性润湿性油湿油湿弱油湿弱油湿中间润湿中间润湿弱水湿弱水湿水湿水湿润湿性润湿性（粗略划分）（粗略划分）油湿油湿中间润湿中间润湿中间润
89、湿中间润湿中间润湿中间润湿水湿水湿224油藏物理第九章第九章储层度孔介质中的毛细管压力及毛细管压力曲线储层度孔介质中的毛细管压力及毛细管压力曲线第一节第一节毛细管压力慨念毛细管压力慨念一一.毛细管中液体的上升毛细管中液体的上升1.气液体系的毛管力气液体系的毛管力其中：其中：A附着张力附着张力225油藏物理定义：定义：毛细管中弯液面两侧非湿毛细管中弯液面两侧非湿相与湿相压力之差称为毛细管相与湿相压力之差称为毛细管力，简称毛管力。记为力，简称毛管力。记为Pc.方向方向为由湿相指向非湿相。为由湿相指向非湿相。右图右图a中弯液面两侧：中弯液面两侧：非湿相压力非湿相压力润湿相压力润湿相压力226油藏物理
90、2.油水体系的毛管力油水体系的毛管力右图右图b中中毛管中弯液面两侧：毛管中弯液面两侧：非湿相压力非湿相压力润湿相压力润湿相压力227油藏物理毛管力的性质毛管力的性质1.毛管力存在于任何方向放置的毛管力存在于任何方向放置的毛细管中；毛细管中；2.PC与与COS成正比；成正比；PC与与r成反比；成反比；3.由于毛管力的存在，毛由于毛管力的存在，毛细管可管可以自以自动吸如湿相流体，而非湿相吸如湿相流体，而非湿相流体要流体要进入毛入毛细管借助外力克服管借助外力克服毛管力；毛管力；4.毛管力正负仅仅表示毛管毛管力正负仅仅表示毛管力的方向不同；力的方向不同；5.亲水毛管，亲水毛管，PC是水驱油动是水驱油动
91、力；亲油毛管，力；亲油毛管，PC是水驱油是水驱油的阻力。仅的的阻力。仅的228油藏物理二二.任意曲面的附加压力任意曲面的附加压力取任意曲面取任意曲面229油藏物理1.球面上的毛细管压力球面上的毛细管压力由于由于R1=R22.柱面上的毛细管压力柱面上的毛细管压力由于由于R1=,R2=r;230油藏物理 3.锥形毛细管中的毛管力锥形毛细管中的毛管力粗端曲面的曲率半径粗端曲面的曲率半径R1=r1/COS(+)细端曲面的曲率半径细端曲面的曲率半径R2=r2/COS(+)所以：所以：231油藏物理4.两相流体处于裂缝的毛管力两相流体处于裂缝的毛管力R1W/2,R2=232油藏物理5.理想岩石砂粒接触处流
92、体环状分布的毛管力理想岩石砂粒接触处流体环状分布的毛管力实际岩石的曲率半径很难实际岩石的曲率半径很难测定，故用平均曲率半径测定，故用平均曲率半径Rm代替。代替。233油藏物理三三.孔道中的毛细管效应附加阻力孔道中的毛细管效应附加阻力1.当液滴（或气泡）处于静止状态时当液滴（或气泡）处于静止状态时液柱两端球面产生的毛管力：液柱两端球面产生的毛管力：方向：由轴心指向毛管壁。方向：由轴心指向毛管壁。圆柱面产生的毛管力：圆柱面产生的毛管力：方向：由毛管壁指向轴心。方向：由毛管壁指向轴心。合力合力234油藏物理2.在压差作用下，液滴或气泡欲运动时在压差作用下，液滴或气泡欲运动时由于润湿滞后，弯液面变形，
93、两端弯液面的曲率半径不相等。由于润湿滞后，弯液面变形，两端弯液面的曲率半径不相等。合力方向与流体运动方向相反。合力方向与流体运动方向相反。235油藏物理3.当液珠或气泡流到孔道窄口时当液珠或气泡流到孔道窄口时 第三种阻力第三种阻力R=r时，前端阻力时，前端阻力P236油藏物理四四.毛管滞后现象毛管滞后现象1.接触角滞后（即润湿滞后）引起接触角滞后（即润湿滞后）引起的毛管滞后的毛管滞后2.毛细管半径突变引起的毛管滞后毛细管半径突变引起的毛管滞后237油藏物理 3.毛细管半径渐变引起的毛管滞后毛细管半径渐变引起的毛管滞后238油藏物理5.实际岩石空隙中的毛管滞后实际岩石空隙中的毛管滞后视前进角：视
94、前进角：视后退角：视后退角：驱替时：驱替时：吸入时：吸入时：239油藏物理第二节第二节岩石毛细管压力曲线的测定与换算岩石毛细管压力曲线的测定与换算一一.半渗隔板法半渗隔板法240油藏物理序号序号毛管力毛管力PCmm汞柱汞柱刻度管读刻度管读数数cm3岩心含水岩心含水cm3含水饱含水饱和度和度%各类毛各类毛管体积管体积%毛管累毛管累积体积积体积毛管半毛管半径径m1234567812001.365100542400.0751.29094.65.55.527.03 500.1501.21589.05.511.021.64600.2501.11581.87.318.318.05800.7500.6154
95、5.036.654.912.561201.0000.36527.018.473.39.071601.1250.24017.99.182.46.782601.2250.14010.77.389.74.293901.2850.0806.34.494.12.8103901.2850.0806.3094.10,SP越大，孔喉分布越不均一；越大，孔喉分布越不均一；SP越接近越接近0，孔喉分选越好。，孔喉分选越好。3.3.孔隙分选系数孔隙分选系数255油藏物理4.4.偏态（偏度、歪度偏态（偏度、歪度）反映孔喉大小分布的不对称性反映孔喉大小分布的不对称性SKP通常通常SKP介于介于-1和和+1之间，之间，S
96、KP0，孔喉大小分布曲线对称；，孔喉大小分布曲线对称；SKP0，称为粗偏度，分布曲线在较大孔道处有峰值，称为粗偏度，分布曲线在较大孔道处有峰值，岩石物性好，渗透率大岩石物性好，渗透率大SKP0，称为细偏度，分布曲线在较小孔道处有峰值，称为细偏度，分布曲线在较小孔道处有峰值，岩石物性差，渗透率小。岩石物性差，渗透率小。256油藏物理八、毛管压力曲线的应用八、毛管压力曲线的应用A.润湿指数润湿指数w以相邻两块岩心分别作油驱水和气以相邻两块岩心分别作油驱水和气驱油的毛管压力曲线，测出这两条毛管驱油的毛管压力曲线，测出这两条毛管压力曲线的阈压压力曲线的阈压PTwo和和PTog这一方法的思想是：以油气系
97、统中油润湿岩石的能力这一方法的思想是：以油气系统中油润湿岩石的能力(0，cos1)为标准，把油水系统中水润湿岩石的能力与之比较，从而判为标准，把油水系统中水润湿岩石的能力与之比较，从而判断水油系统中水对岩石的润湿能力。断水油系统中水对岩石的润湿能力。W=1，完全水湿，表明油水系统中，完全水湿，表明油水系统中水对岩石的润湿能水对岩石的润湿能力力达到了油达到了油气系统中气系统中油对岩石的润湿能力油对岩石的润湿能力；W=0，完全油湿，表明油水系统中，水完全不能润湿岩石；相当，完全油湿，表明油水系统中，水完全不能润湿岩石；相当于油气系统中气相，完全不润湿岩石；于油气系统中气相，完全不润湿岩石；W值在值
98、在01之间，之间，w越接近越接近1，岩石越水湿，岩石越水湿，w越接近越接近0，越油湿。，越油湿。257油藏物理B.视接触角视接触角wo在方法在方法A中，若取中，若取og=0，cos=1则则wo越接近于越接近于0，岩石亲水性越强；，岩石亲水性越强；wo越接近于越接近于90，岩石亲油性越强。，岩石亲油性越强。 258油藏物理C.面积比较法面积比较法用离心机测毛管压力曲线，用离心机测毛管压力曲线，曲线曲线，油驱水，模拟原油聚集过程；，油驱水，模拟原油聚集过程；曲线曲线，水驱油；，水驱油；曲线曲线，油驱水。，油驱水。比较曲线比较曲线和曲线和曲线与横坐标所包围的面积。与横坐标所包围的面积。面积大小代表过
99、程做功多少，做功多的为驱替面积大小代表过程做功多少，做功多的为驱替过程，而做功少的则是吸吮过程方，所以：过程，而做功少的则是吸吮过程方，所以：表明岩石亲水；表明岩石亲水；表明岩石亲油；表明岩石亲油；表明岩石中性润湿。表明岩石中性润湿。259油藏物理6.确定平均毛管压力曲线确定平均毛管压力曲线260油藏物理实验室中水气系统：实验室中水气系统：70mN/m,=0岩岩心心号号PC(50)K,10-3m2J(50)13.6611.20.1470.4622.534.00.1740.5031.381570.2080.5440.855690.2750.55先求不同饱和度下各曲线的值先求不同饱和度下各曲线的值
100、261油藏物理油藏条件下：油藏条件下：28mN/m,=0平均渗透率为平均渗透率为166m2，平均孔隙度为，平均孔隙度为0.208Sw%J(sw)Pc(sw)1000.350.35700.400.40540.450.45440.600.59301.451.43203.153.12根据值求不同饱和度下的平均毛管压力根据值求不同饱和度下的平均毛管压力262油藏物理7.确定自由水面深度和过渡带油水饱和度确定自由水面深度和过渡带油水饱和度设岩石取心深度设岩石取心深度H=2556m，测得岩心含水，测得岩心含水SW=0.35，油藏条件下，油藏条件下wo=24mN/m，w=1088Kg/m3，o=848Kg/
101、m3，实验室条件下实验室条件下wg=72mN/m。实验室测得毛管压力曲线如图，实验室测得毛管压力曲线如图，Pc(35)=0.126MPa.263油藏物理264油藏物理8.用毛管压力回线法研究采收率用毛管压力回线法研究采收率265油藏物理第十章第十章多孔介质中多相渗流特性与相对渗透率多孔介质中多相渗流特性与相对渗透率 第一节第一节多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性一一.水驱油的非活塞性水驱油的非活塞性1.理想的水驱油模型活塞式驱油模型理想的水驱油模型活塞式驱油模型2.实际水驱油过程非活塞式驱油模型实际水驱油过程非活塞式驱油模型266油藏物理二二.互不连通的毛细管孔道，单相互不连通的
102、毛细管孔道，单相液流液流三三.互不连通的毛细管孔道，两相互不连通的毛细管孔道，两相液流液流267油藏物理四四.不等径并联孔道，两相液流不等径并联孔道，两相液流268油藏物理五五.毛细管孔道中的混合液流毛细管孔道中的混合液流混合物环状流与单相液流混合物环状流与单相液流的速度比为：的速度比为：269油藏物理第二节第二节两相相对渗透率两相相对渗透率一一.相对渗透率的概念相对渗透率的概念1.相相(有效有效)渗透率渗透率 相渗透率相渗透率:指多相流体共存和流动时指多相流体共存和流动时,岩石允许其中某一相岩石允许其中某一相流体通过能力大小流体通过能力大小,称为该相流体的相渗透率或有效渗透率称为该相流体的相
103、渗透率或有效渗透率。270油藏物理 例一：例一：L=3cm,A=2cm2, =1mPa.s的盐水的盐水100%饱和，饱和， P=0.2MPa,Q=0.5cm3/s.则该岩样的则该岩样的K绝为绝为:例二例二:如果如果 =3mPa.S的油的油100%饱和岩心饱和岩心, P=0.2MPa，Q=0.167cm3/s,K绝为绝为:结论结论:绝对渗透率是岩石固有的性质绝对渗透率是岩石固有的性质,与通过岩石的流体性质无关。与通过岩石的流体性质无关。271油藏物理 例三：用油水同时流过此岩心，测得盐水的饱和度为例三：用油水同时流过此岩心，测得盐水的饱和度为Sw=70%，和油的，和油的饱和度为饱和度为So=30
104、%时，盐水的流量为时，盐水的流量为0.30cm3/s,而油的流量为而油的流量为0.02cm3/S,此时油、水的相渗透率为多少此时油、水的相渗透率为多少?解：解：(1)当当Sw=70%时，盐水的有效渗透率时，盐水的有效渗透率Kw为：为：(2)当当So=30%时，油的有效渗透率时，油的有效渗透率Ko为：为：Ko+Kw=0.27(m2)20%50%50%Krw(Swmax)50%Kro(Swi)50%100%279油藏物理A.流体粘度的影响流体粘度的影响（见教材图见教材图1316）非湿相粘度很高时，非湿相非湿相粘度很高时，非湿相相对渗透率可以大于相对渗透率可以大于100，而，而润湿相当相对渗透率与粘
105、度无关。润湿相当相对渗透率与粘度无关。粘度比的影响随孔隙半径增粘度比的影响随孔隙半径增大而减小，大而减小，K1m2时，粘度比时，粘度比的影响可以忽略。的影响可以忽略。粘度比只有这含油饱和度较粘度比只有这含油饱和度较高时才有影响；而含水饱和度很高时才有影响；而含水饱和度很高时，粘度比的影响就很小了。高时，粘度比的影响就很小了。3.流体物性的影响流体物性的影响280油藏物理281油藏物理B.流体中表面活性物质的影响流体中表面活性物质的影响（见教材图（见教材图1317）表面活性物质的存在，可以改变油、水的存在形式表面活性物质的存在，可以改变油、水的存在形式（分散相或分散介质），分散介质的渗透能力大于
106、分散相。（分散相或分散介质），分散介质的渗透能力大于分散相。282油藏物理.润湿滞后润湿滞后流体作为驱动相时的相对渗透率大于作为被驱动相流体作为驱动相时的相对渗透率大于作为被驱动相时相对渗透率。时相对渗透率。Kr驱动驱动Kr被驱动。被驱动。.捕集滞后捕集滞后对于同一饱和度，作为驱动相时是全部连续，而作对于同一饱和度，作为驱动相时是全部连续，而作为被驱动相时只有部分连续，所以，为被驱动相时只有部分连续，所以，Kr驱动驱动Kr被驱被驱动。动。.粘性滞后粘性滞后驱动相流体争先占据阻力小的大孔道，并有沿大孔驱动相流体争先占据阻力小的大孔道，并有沿大孔道高速突进的趋势，所以，道高速突进的趋势，所以，Kr
107、驱动驱动Kr被驱动。被驱动。4.油水饱和顺序（饱和历史）的影响油水饱和顺序（饱和历史）的影响283油藏物理284油藏物理285油藏物理6.驱动因素的影响驱动因素的影响 = L/K P0.5106进入进入自模拟区自模拟区5.温度对相对渗透率的影响温度对相对渗透率的影响286油藏物理温度对相对渗透率的影响，国内外学者存在不同的观点。温度对相对渗透率的影响，国内外学者存在不同的观点。观点观点1：温度对相对渗透率曲线影响不大；温度对相对渗透率曲线影响不大；观点观点2：温度升高，油相渗透率增加，水相渗透率下降。温度升高，油相渗透率增加，水相渗透率下降。原因是：一温度升高，束缚水增加；二是温度升高，原油原
108、因是：一温度升高，束缚水增加；二是温度升高，原油粘度下降。油相流动阻力降低；三是温度升高，岩石表面粘度下降。油相流动阻力降低；三是温度升高，岩石表面的极性（油中）解吸，亲水性增强；四是温度升高，岩石的极性（油中）解吸，亲水性增强；四是温度升高，岩石热膨胀孔隙结构发生变化，对相对渗透率有一定影响。热膨胀孔隙结构发生变化，对相对渗透率有一定影响。观观点点3：温度升高，油相和水相相对渗透率都上升。目前持温度升高，油相和水相相对渗透率都上升。目前持观点观点2的人占多数。的人占多数。287油藏物理六六.驱动因素的影响驱动因素的影响 = L/K P0.5106进入自模拟区，进入自模拟区，油藏实际准数在油藏
109、实际准数在106107288油藏物理第三节第三节三相体系的相对渗透率三相体系的相对渗透率289油藏物理290油藏物理第四节第四节相对渗透率的测定和计算相对渗透率的测定和计算一一.稳态法稳态法291油藏物理二二.非稳态非稳态又分为恒速法和恒压法又分为恒速法和恒压法292油藏物理三三.末端效应末端效应定义：在岩心端面，由于毛细管孔道突然失去连续性定义：在岩心端面，由于毛细管孔道突然失去连续性而引起的距岩心端面一定范围内湿相饱和度偏高和出口而引起的距岩心端面一定范围内湿相饱和度偏高和出口见水出现短暂滞后的现象。见水出现短暂滞后的现象。293油藏物理末端效应消除办法：末端效应消除办法：1.增大流速，减
110、少末端效应当影响范围；增大流速，减少末端效应当影响范围；2.增加实验岩心长度，降低末端效应存在长度占岩心总增加实验岩心长度，降低末端效应存在长度占岩心总长度的百分数；长度的百分数；3.三段岩心法。三段岩心法。294油藏物理基本理论基本理论:泊稷叶定律泊稷叶定律,单根毛管内的流量为单根毛管内的流量为:设单根毛管体积为设单根毛管体积为V,则则从毛管力定义出发从毛管力定义出发:四四.用毛管压力曲线计算相对渗透率曲线用毛管压力曲线计算相对渗透率曲线295油藏物理假设岩石由假设岩石由n根不等直径的毛管所组成根不等直径的毛管所组成,其总流量为其总流量为:又因为又因为:Vi=VPi对实际岩石对实际岩石,由达
111、西公式得由达西公式得:296油藏物理 则：则：又设任一根毛管孔道体积又设任一根毛管孔道体积Vpi与所有毛管孔道总体积与所有毛管孔道总体积Vp的比值为该毛的比值为该毛管孔道在总的毛管系统中的饱和度管孔道在总的毛管系统中的饱和度,即即:Si=Vpi/Vp,Vp=Vpi/Si所以所以: =Vp/AL=Vpi/ALSi,则则:Vpi= ALSi引入校正系数引入校正系数 297油藏物理作法如下：作法如下：测出毛管压力曲测出毛管压力曲线（线（PcSw曲线），曲线），作成作成1/PC2Sw曲曲线，并求出该曲线线，并求出该曲线下包面积，即可算下包面积，即可算出岩石的绝对渗透出岩石的绝对渗透率。率。 298油藏
112、物理有效渗透率和相对渗透率计算有效渗透率和相对渗透率计算:299油藏物理引入：引入： 孔隙介质中只有一种流体饱和时的遇曲度孔隙介质中只有一种流体饱和时的遇曲度 wt湿相的与迂曲度；湿相的与迂曲度； nwt非湿相的迂曲度；非湿相的迂曲度； rwt= / wt湿相的迂曲度比值；湿相的迂曲度比值； rnwt= / nwt非湿相的迂曲度比值。非湿相的迂曲度比值。300油藏物理301油藏物理第五节第五节相对渗透率曲线的应用相对渗透率曲线的应用一一.计算油井产量、水油比和流度比计算油井产量、水油比和流度比Ko= K Kro Kw = K Krw流度流度:流体的有效渗透率与其粘度之比。反应了流体流动的难易流
113、体的有效渗透率与其粘度之比。反应了流体流动的难易程度程度。流度比：流度比：指驱替相的流度与被驱替相的流度之比指驱替相的流度与被驱替相的流度之比水的流度水的流度油的流度油的流度302油藏物理二二.利用相对渗透率曲线分析油井产水规律利用相对渗透率曲线分析油井产水规律20 80 100Sw % 303油藏物理二二.利用相对渗透率曲线分析油井产水规律利用相对渗透率曲线分析油井产水规律 油水过渡带与油气过渡带哪一个更宽？油水过渡带与油气过渡带哪一个更宽？304油藏物理如果忽略油藏中的毛管力，并考虑为水平地层，则：如果忽略油藏中的毛管力，并考虑为水平地层，则：一般情况一般情况305油藏物理上式也可由达西公
114、式导出：上式也可由达西公式导出：306油藏物理307油藏物理含水率随含水饱和度上升的关系含水率随含水饱和度上升的关系下图中主要部分为直线，用公式可表示为：下图中主要部分为直线，用公式可表示为：308油藏物理表示为指数形式：表示为指数形式：按直线方程按直线方程常用对数换成自然对数常用对数换成自然对数309油藏物理含水率随含水饱和度上升的关系含水率随含水饱和度上升的关系a、b的确定方法：的确定方法：1.先根据实验数据绘图，先根据实验数据绘图，在图中直线段取两点在图中直线段取两点解出解出a、b310油藏物理含水率随含水饱和度上升的关系含水率随含水饱和度上升的关系a、b的确定方法：的确定方法：2.也可以用图解法也可以用图解法311油藏物理312油藏物理313油藏物理曲线的特点：随曲线的特点：随Sw上升，开始、最后上升，开始、最后fw增大不多。中增大不多。中间段间段fw上升最快。上升最快。314油藏物理315油藏物理316油藏物理
