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油层物理 中国石油大学 华东 复习资料第一章 储层流体的物理性质 1、掌握油藏流体的特点，烃类主要组成 处于高温、高压条件下，石油中溶解有大量的天然气，地层水矿化度高。 石油、天然气是由分子结构相似的碳氢化合物的混合物和少量非碳氢化合物的混合物组成，统称为储层烃类。储层烃类主要由烷烃、环烷烃和芳香烃等。非烃类物质在储层烃类中所占份额较少。 2、掌握临界点、泡点、露点的定义 临界点是指体系中两相共存的最高压力和最高温度点。 泡点是指温度(或压力)一定时,开始从液相中分离出第一批气泡时的压力(或温度)。 露点是指温度(或压力)一定时,开始从气相中凝结出第一批液滴时的压力(或温度)。 3、掌握画出多组分体系的相图，指出其特征线、点、区，并分析不同类型油藏开发过程中的相态变化； 三线： 泡点线-AC线，液相区与两相区的分界线 露点线-BC线，气相区与两相区的分界线 等液量线-虚线，线上的液相含量相等 四区： 液相区 气相区 气液两相区 反常凝析区 J点：未饱和油藏 I点：饱和油藏，可能有气顶； F点：气藏； A点：凝析气藏。 凝析气藏(Condensate gas )：温度位于临界温度和最大临界凝析温度之间，阴影区的上方。1）循环注气2）注相邻气藏的干气。 4、掌握接触分离、多级分离、微分分离的定义； 接触分离：指使油气烃类体系从油藏状态变到某一特定温度、压力，引起油气分离并迅速达到平衡的过程。特点：分出气较多，得到的油偏少，系统的组成不变。 多级分离：在脱气过程中分几次降低压力，最后达到指定压力的脱气方法。多级分离的系统组成是不断发生变化的。 微分分离：在微分脱气过程中,随着气体的分离,不断地将气体放掉(使气体与液体脱离接触)。 特点：脱气是在系统组成不断变化的条件下进行的。 5、典型油气藏的相图特征，判别油气藏类型； 6、掌握油田常用的分离方式及原因 多级分离分出的气少，获得的地面油多，而且其中轻质油含量高，测得的气油比小。 7、相态方程的推导应用，确定饱和压力的方法有几种？ 8、掌握天然气的相对密度、压缩因子、等温压缩系数、体积系数的定义，组成表示方法 天然气的相对密度：在标准条件下，天然气密度与干燥空气密度的比值。 压缩因子：在给定温度和压力条件下，实际气体所占有的体积与理想气体所占有的体积之比。 等温压缩系数：在等温条件下，单位体积气体的体积岁压力的变化率。 体积系数Bg：一定量的天然气在油气层条件下的体积与其在地面标准条件的体积之比。 9、天然气状态方程的灵活运用，R单位记住。 R51页） 10、掌握SK图版法计算压缩因子的已知条件和步骤，对应状态定律 对应状态定律：在相同的对应温度、对应压力下，所有的纯烃气体具有相同的物理性质。 查表1-4-7得各单组分烃的临界参数；根据临界参数公式计算视临界参数；计算对应参数，查图版求Z。 11、天然气粘度在高、低压下的变化规律，给定图版或公式会计算 12、掌握地层油的溶解气油比、相对密度、体积系数、两相体积系数、等温压缩系数的定义 地层油的溶解起气油比：把地层油在地面条件进行脱气，分离出的气体在标准条件下的体积与地面脱气原油体积的比值。Rsm3/m3 地层油相对密度：地层温度压力条件下的元有的相对密度。“原油相对密度”-表示地面有相对密度。 体积系数：原油在地下的体积与其在地面脱气后的体积之比。Bom3/m3 两相体积系数：油藏压力低于泡点压力时，在给定压力下地层油和其释放出溶解气的总体积与它在地面唾脱气厚的体积之比。Bt 等温压缩系数：在等温条件下单位体积地层油体积随压力变化的变化率。Co 13、掌握地层油的溶解气油比、体积系数、等温压缩系数、粘度等参数随地层油的组成、溶解气油比、温度、压力等影响因素的变化规律 14、掌握地层水矿化度的定义，常见的水型 地层水矿化度：地层水中无机盐含量的表示方法，mg/L。 水型：碳酸氢钠型、硫酸钠型、氯化钙型、氯化镁型 15、地层水体积系数、压缩系数、粘度的定义 地层水体积系数：在底层温度、压力下地层水的体积与其在地面条件下的体积之比，Bw。 压缩系数：在地层温度下，单位体积地层水的体积随压力变化的变化率，Cw。 地层水粘度 第二章 储层岩石的物理性质 内容小结 第一节 砂岩的骨架性质 一、砂岩的骨架性质 1、掌握砂岩的粒度组成的定义及其测定方法的基本原理 砂岩的粒度组成是指构成砂岩的各种大小不同的颗粒的相对含量，通常以质量分数表示。 测定方法：筛析法、薄片法、沉降法。 筛析法的基本原理：不同直径颗粒可通过的网孔不同。 沉降法的基本原理：不同直径的颗粒在相同液体中具有不同的沉降速度。 2、掌握粒度组成分布曲线及其对粒度组成的定性评价 3、掌握不均匀系数、分选系数的定义 不均匀系数：粒度组成累积分布曲线上某两个累计质量分数所对应的颗粒直径的比值。分选系数 4、掌握砂岩比面的定义及影响因素 砂岩比面：指单位体积岩石内孔隙的总内表面积，S=A/V. 影响因素：随颗粒直径变小，比面变大；岩石中泥质含量越多，岩石比面越大；岩石骨架颗粒越不规则，岩石比面越大。 5、了解等径球形颗粒正方体排列模型的比面公式的推导过程 二、岩石的胶结物及交接类型 1、掌握不同类型胶结物的特点及对储层和开发的影响 泥质胶结物：微粒性、带电性、阳离子交换性质、吸附性、亲水性、膨胀性、絮凝和分散性影响 灰质胶结物 硫酸盐胶结物 2、常见的胶结类型有哪几种？如何按照胶结强度、孔隙度大小排序。 基底胶结、孔隙胶结、接触胶结、杂乱胶结 按照胶结强度：基底胶结>孔隙胶结>接触胶结 孔隙度大小：接触胶结>孔隙胶结>基底胶结 3、了解储层的敏感性 只外界流体进入储层，引起储层伤害、渗透率发生变化的现象。速敏性、水敏性、盐敏性、酸敏性、碱敏性、其他敏感性 第二节 储层岩石的渗透性 1、掌握达西公式的表达式、单位，如何利用达西公式求产量、求渗透率等。掌握达西实验测渗透率的三个条件。 达西公式表明：通过岩心的流量与岩心的渗透率、岩心的截面积、岩心两端的折算压力差成正比，与流体的粘度、岩心的长度成反比。 三个条件：岩石孔隙空间100%被某一种流体所饱和；流体不与岩石发生物理化学反应；流体在岩石孔隙中的渗流为稳定的层流。 一维线性表达式平面径向流的表达式求产量求渗透率见例题和章末练习题 2、掌握渗透性、绝对渗透率的定义 渗透性：岩石中流体可以在孔隙中流动的性质。 绝对渗透率：渗透率仅与岩石自身的性质有关，而与所通过的流体性质无关，此时的渗透率称为岩石的绝对渗透率。 3、掌握气测渗透率大于液测渗透率的原因：气体滑动效应 气体滑动效应：在岩石孔道中，气体的流动不同于液体。对液体来讲，在孔道中心的液体分子比靠近孔道壁表面的分子流速要高，而且越靠近孔道壁表面，分子流速越低；气体则不同，靠近孔道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。 4、了解渗透率的影响因素，了解地层平均渗透率的计算方法 渗透率的影响因素：沉积作用影响、成岩作用影响、构造地应力作用的影响、流体-岩石相互作用的影响地层平均渗透率的计算方法 5、储层渗透率差异的描述方法有哪几种？掌握渗透率级差、单层突进系数的定义 储层渗透率差异的描述方法：渗透率变异系数、渗透率非均质系数 单层突进系数：即储层渗透率非均质系数，为层内最大渗透率与其平均渗透率的比值，k。 渗透率级差：只渗透率最大值与最小值的比值，k。 第三节 储层岩石的孔隙性 1、掌握孔隙结构、孔隙、喉道、配位数、迂曲度的定义 孔隙结构：指岩石孔隙和吼道的几何形状、大小、分布及其相互连通关系。 孔隙：一般将碎屑颗粒包围的较大空间称为孔隙。 吼道：在颗粒之间连通的狭窄部分称为吼道。 配位数：表示孔隙与吼道的相互配置关系，数值上等于单个孔隙所连同的吼道数。 迂曲度：表示流体质点在孔隙中实际流经的路程长度与岩石外观长度的比值，1.22.5. 2、掌握不同类型孔隙度的定义、分类及影响因素； 绝对孔隙度：岩石的总孔隙体积或绝对孔隙体积Vap与岩石外表以及Vf的比值。 有效孔隙度：有效孔隙体积Vep与岩石外表体积Vf的比值。 流动孔隙度：在一定压差作用下，饱和于岩石孔隙体积中的流体流动时，与可流动体体积相当的那部分孔隙体积Vlp与岩石外表体积Vf的比值。 绝对孔隙度>有效孔隙度>流动孔隙度 孔隙度的影响因素：颗粒的排列方式、颗粒的分选性和磨圆度、胶结物、岩石的压实程度、成岩后生作用 3、了解等径球形颗粒正方体排列模型孔隙度的推导 第四节 油藏岩石的压缩系数 1、掌握岩石的压缩系数、综合压缩系数、弹性采油量、弹性采收率的定义及表达式 2、掌握综合压缩系数、弹性采油量、弹性采收率的计算 第五节 储层流体饱和度 1、掌握储层流体饱和度、束缚水、束缚水饱和度、残余油、残余油饱和度的定义 储层流体饱和度：当岩石孔隙中饱和多相流体时，某一相流体的体积与孔隙体积的比值。 束缚水：不能被油、气驱走的水。它吸附在岩石颗粒接触处、角隅、微细孔隙中。 束缚水饱和度：储层岩石孔隙中束缚水的体积与孔隙体积的比值。 残余油：经过某一采油方法或者驱替作用后，波及区中不能被采出而滞留或闭锁在岩石孔隙中的油，该部分油在给定的驱替方式下是不能流动的。 残余油饱和度：储层岩石孔隙中残余油的体积与孔隙体积的比值。 2、掌握地质储量的计算 第六节 毛细管渗流模型及应用 重点了解掌握渗透率和孔隙度、孔隙半径的关系表达式。 例题1： 某油藏含油面积A=10.0km2，油层有效厚度h=10m，孔隙度=0.2，束缚水饱和度Sw=40%，地面脱气原油密度o=800kg/m3，原始压力Pi=15MP，泡点压力Pb=10MP，原始压力及泡点压力下原油的体积系数Boi=1.2，Bob=1.22；Pi与Pb间岩石及束缚水的压缩系数分别为Cf=4.0×10-4/MPa，Cw=1.5×10-3/MPa。求： 求：(1)该油藏的地质储量； (2)该油藏的综合压缩系数； (3)该油藏的弹性采收率； V=Ahf(1-Swi)Boi储量 =10´10´10´20%´(1-20%)1.02 61.57´107(地面m3)CO= =B1×obBoP-Pb11.025-1.02× 1.0215.5-10.0=8.913´10-4(1MPa)C=Cf+fCl=Cf+fCoSo=2´10-4+20%´8.913´10-4´80%=3.426´10-4(1MPa) 弹性储量 DV=CAh(Pi-Pb)Bob =3.426´10-4´10´106´10´(15.5-10)1.025 =1.838´105(地面m3)例题2: 一柱状岩心长5cm，直径2cm，用粘度为1mPa.s的盐水通过该岩心，加在岩心两端的压差为0.05MPa,测得的流量为18.84ml/m(毫升/分),求该岩心的渗透率 。 第三章 饱和多相流体的油藏岩石的渗流特性 内容小结 1、 掌握比界面能、界面张力的定义；了解影响界面张力的因素;掌握影响油藏中油水、 油气间界面张力大小因素。 比界面能：单位界面面积上具有的界面能。 界面张力：单位界面长度上的力。方向;指向界面收缩的方向。 影响界面张力的因素：不同物质，由于分子间作用力不同，界面张力不同；界面张力与物质相态有关，一般气-液界面的界面张力比液-液界面的张力大；界面张力与物质极性有关。两相分子极性越大，分子间引力越大，界面张力越小；气-液界面，温度升高界面张力越小，压力升高，界面张力越低；气-液界面张力随液体中气体溶解度的增加而减小。 影响油藏中油水、油气间界面张力大小因素 2、 掌握吸附、润湿、斑状润湿、混合润湿、润湿反转的定义；润湿的实质； 吸附：溶解于两相界面系统中的物质，自发的浓集于两相界面上并极具减小该界面层表面张力的过程。 润湿：指液体在分子力作用下在固体表面的流散现象。 斑状润湿：指同一岩石孔隙由于矿物成分不同而表现出一部分表面亲油、一部分表面亲水的润湿现象。 混合润湿：指大小不同的孔道润湿性不同，小孔隙不含油保持水湿，而大孔隙由于长期和原油接触而为油湿的湿润现象。 润湿反转：由于活性物质的吸附，使固体表面的润湿性发生改变的现象。 润湿的实质：是固体界面能减小。 3、 掌握静润湿滞后、动润湿滞后的定义 静润湿滞后：由于润湿次序的不同而引起的润湿角改变的现象。 动润湿滞后：由于流体流动速度大于三相周界移动速度引起的润湿角改变的现象。 4、 掌握判断岩石润湿性的方法，列举三种 测定润湿角、自吸法、利用毛管压力资料及相对渗透率资料确定等。 5、 掌握不同润湿情况下油水在岩石孔道中的分布；驱替过程，吸吮过程的定义 驱替过程：非湿相驱替湿相的过程。 吸吮过程：润湿相驱替非润湿相的过程。 6、 掌握毛管力的定义、公式 毛管力：毛细管中弯液面两侧非湿相与湿相流体的压力差，是附着张力与界面张力共同作用对弯液面内部产生的附加压力，因而其方向是朝向弯液面的凹向，大小等于管中液柱产生的压力。 公式 7、 掌握油藏流体界面是过渡带的原因 油藏岩石的流动孔隙可看做一系列大小不同的毛细管，润湿相在不同的毛细管中上升高度不同，因此，油藏中的油气、油水界面不是一个平面，而是一个过渡带。 8、 掌握毛管力曲线绘制、基本特征，特征参数 基本特征：初始段、中间平缓段、末端上前段 特征参数：阈压、饱和度中值压力、最小湿相饱和度、退汞效率 评价岩石孔隙分选性及大小、研究岩石孔隙结构、判断岩石润湿性、确定注入工作剂对储层的损害程度或增产措施的效果、确定油藏驱替过程中任一饱和度面上两相流体之间的压力差、确定油藏过渡带内流体饱和度的分布。 10、 了解毛管力函数的的提出及用途？ 11、 掌握有效渗透率、相对渗透率的定义：与1的关系 有效渗透率：当岩石孔隙中饱和两种或两种以上流体时，岩石让其中一种流体通过的能力。有效渗透率之和总是小于该岩石的绝对渗透率 相对渗透率：岩石孔隙中饱和多相流体时，岩石对每一相流体的有效渗透率与岩石绝对渗透率的比值。同一岩石的相对渗透率之和总是小于1. 12、 掌握相对渗透率曲线及其特征点，绘制 曲线的三个区、五个特征点及一般曲线形式 13、 掌握相对渗透率曲线的应用：计算含水率。 单根毛管流量公式 会推Kr 、 kSv的关系 贾敏效应的定义 影响岩石润湿性的因素 岩石的矿物组成、流体组成的影响、石油中极性物质、矿物表面粗糙度 毛管力的定义、公式，毛管力曲线的常用测定方法 半渗隔板法、压汞法、离心法 第四章 提高采收率原理与方法 内容小结 1、掌握采收率、驱油效率、波及系数、流度、流度比的定义 采收率=采出量/地质储量=/地质储量 驱油效率：驱替出的原油占驱替范围内原油含量的百分数。 波及系数：指注入工作剂再有层中的波及程度，即被工作剂驱扫过的油藏体积与油藏总体积之比。 流度：指有效渗透率与粘度的比值。 流度比：为驱替液的流度和被取替液的流度比值。 2、掌握油藏中存在的天然驱动能量，了解对应的驱动方式，掌握弹性驱动方式的定义。 弹性驱、天然水驱、刚性水驱、气驱、溶解气驱、重力驱 弹性驱动方式：油藏外边界封闭，地层压力高于泡点压力，由于原油的采出，地层压力降低，引起流体膨胀、岩石孔隙缩小，驱动原有流向井底。 3、影响波及系数、采收率的因素有哪些？ 自身特征：构造、地质特征、天然驱动能量的大小、类型、岩石流体性质 开发技术：开发层系划分、布井方式与井网密度选择、油井工作制度和地层压力保持程度、开采工艺技术水平和增产措施、提高采收率方法的应用规模 4、提高原油采收率的方法有哪些？ 化学法混相驱法热力学方法物理采油法生物采油法 5、聚合物驱、表面活性剂驱、Co2混相驱、稠油热采的原理。 聚合物驱：聚合物是高分子化合物，溶于水后使水的粘度增大；聚合物在地层孔隙中会发生吸附和滞留，降低水相渗透率，从而降低水油流度比，提高波及系数，改善驱油效果。 表面活性剂：降低油水界面张力，使残余油变为可流动油；改变岩石表面的润湿性；增加原油在水中的分散。 二氧化碳混相驱 稠油热采：通过加热使原油粘度大大降低，改善流度比，提高波及系数；热能还会使原油膨胀，增加原油从油藏排出的动力；此外，热能对原油有蒸发甚至蒸馏作用，蒸馏出轻质馏分和前面较冷地层接触时会凝析下来，在前沿形成一混相带，从而还有混相作用。