储层流体的物理性质
储层流体的物理特性
第一节 油气藏烃类的相态特征
本节目的：
u了解储层流体的化学组成和油气藏类型；
u明确烃类体系的相态表示方法；
u掌握单、双、多组分烃类体系的相图特征；
u明确典型油气藏的相图变化趋势。
6
一、油气藏烃类化学组成及分类
1、油气烃类体系的化学组成
u油气的主要成分：烃类化合物(hydrocarbon) u油气的化学组成： l元素：主要元素：C 、H、O、N、 S 微量元素（金属、其它非金属）
1.8
1.48 2.62 5.59 6.12 4.73 64.97 100 8
1、油气烃类体系的化学组成
u油气烃类体系的化学组成及其在常温、常压下 的相态特征
C1,…C4,C5…C16,C17…CnH2n+2,N2,CO2, H2S及N、S、O化合物
气态
液态
固态、半固态 气态
胶质、沥青质
n
C1为主, 少量C5+，地下原始条件为气态，随压力 下降或到地面后凝析油析出，γo=0.6~0.7
10
2、油气藏类型
u临界油气藏(critical oil-gas reservoir)：
挥发性油藏(volatile-oil reservoir)，T地=TC，油气间 无明显界限，γo =0.7~0.8
油
C3、C7、C20
拟组分(pseudo-component)：
用于工程计算的一种假想组分，由 物系中几种组分合并成。
水
H2 O
例如，油气相态研究中常用组分：
l纯组分：C1、C2、C3…； l拟组分：轻烃组分C2-6、重烃组分C7+
14
1、基本概念
u组成(composition)
中国石油a11专业术语
中国石油A11专业术语涉及石油勘探、开采、处理和存储等多个领域，以下是对此专业术语的介绍：
A11专业术语主要涉及石油储层的描述，包括厚度、物性、含油气性、压力、温度等。
1. 储层厚度：指的是在特定区域内，储存在该层位的石油和天然气层的总厚度。
2. 物性：描述储层中流体流动特性的性质，包括储层的孔隙度、渗透率等参数。
3. 含油气性：通常用储层的产油气能力来评价，包括产能、产水性、油质等。
4. 压力和温度：储层中的压力和温度可以反映地下的能量状况，对判断储层潜力有重要参考价值。
5. 沉积相：指的是沉积岩沉积时的物理环境，对石油勘探和开采有重要影响。
6. 构造背景：指的是地质构造对地下油气储层的影响，如断层、背斜等构造对油气运移和聚集的影响。
7. 井身结构：指的是井的深度、角度、孔径等参数，影响开采效率和成本。
8. 地震勘探：通过地震波在地下的传播特性来探测地下地质构造和石油储层的方法。
9. 精细勘探：是一种更高级的勘探方法，通过对数据的精细分析，可以发现低阻油藏等不易发现的储层。
10. 开发方案：根据储层的特点和开采条件，制定相应的开采方案，包括开采方式、注水方式等。
在A11专业领域，中国石油还广泛应用了各种新技术和新方法，如水平钻井、多级压裂等，以提高开采效率和降低成本。
同时，中国石油还注重对储层特征的定量分析和预测，以更好地把握地下资源的潜力。
总的来说，中国石油A11专业术语涵盖了从石油勘探到开采处理和存储等多个环节的专业知识，需要综合考虑地质、地球物理、工程、经济等多个方面的因素，以制定合理的开采方案，实现资源的有效利用和可持续发展。
储层地质学(中国石油大学)-3储层的主要物理性质
在注水开发油田，含水百分数不断上升，其变化的含水饱
和度称之为自由水饱和度。 3 、含水饱和度与孔隙度、渗透率等参数间的关系 关系较为密切。
四、岩石的比表面
1、概念 单位体积岩石中所有颗粒的总表面积。是度量岩石颗粒 分散程度的物理参数。颗粒越细，比表面越大。 2、岩石比表面的计算
沙姆韦和伊格曼提出的沉积物的颗粒比表面积估算图
晶粒之间形成片状喉道。
（四）碳酸盐岩储集岩中的孔隙结构
捷奥多罗维奇根据孔隙的大小、形状和相互连通关系的分类： 1、孔隙空间由孔隙及相当于孤立的近乎狭窄的连通喉道组 成。
（2）孔隙空间的缩小部分为连通喉道，喉道变宽即成孔隙。
（3）孔隙由 细粒孔隙性 连通带所连
通
（4）孔隙系 统在白云岩
的主体或胶
（3）相对渗透率 饱和多相流体的岩石中，每一种或某一种流体的有效渗透 率与该岩石的绝对渗透率的比值。
（二）碳酸盐岩的渗透率
1、碳酸盐岩总渗透率和渗透率贡献值
2、利用岩心资料计算裂隙渗透率
3、帕森斯的碳酸盐岩储集岩裂隙渗透率公式
（三）渗透率的影响因素 主要影响因素：粒度和分选，有正相关性。 研究资料：结晶石灰岩和白云岩的粒径大于0.5mm时，
二、砂岩储集岩的孔隙与喉道类型以及孔隙结构特征 （一）砂岩储集岩的孔隙类型 1、原生孔隙
是岩石沉积过程中形成的孔隙。形成后没有遭受过溶蚀
或胶结等重大成岩作用的改造。 （1）粒间孔隙 发育于颗粒支撑碎屑岩的碎屑颗粒之间的孔隙。具有孔 隙大、喉道较粗、连通性好以及储渗条件好的特征，是最重
要的有效储集孔隙类型。
分为3大类15种基本类型。
2、根据碳酸盐岩储渗条件的孔隙分类 主要考虑储层孔隙对流体的储集与渗滤影响，采用根据
油层物理2-3
•
Z 是用气体状态方程计算实际气体PVT行为的关键。 是用气体状态方程计算实际气体PVT行为的关键。 类似于相态方程中的平衡常数K （类似于相态方程中的平衡常数K）
天然气的高压物性
（3）压缩因子Z 的求取 压缩因子Z
实验测定 图版法
第2章3节
① 实验测定
在温度T 在温度T下，依据状态方程有： 依据状态方程有： 在低压P 在低压P0下：P0V0 = nRT 在压力P 在压力P下：PV = ZnRT
油层物理
储层流体的物理特性
第二章
储层流体的物理性质 本章内容
§1 §2 §3 §4 §5 §6 油气藏烃类的相态特征 油气的分离与溶解 天然气的高压物性 地层原油的高压物性 地层水的高压物性 地层流体高压物性参数应用
第2章
储层流体的物理性质
§3 天然气的高压物性
天然气的最大特点是具有极大的压缩性。 天然气的最大特点是具有极大的压缩性。
→
Z = PV PV0 0
式中： 1at， 下的体积。 式中：P0＝1at，V0为T、P0下的体积。 → 据此式可测得各种气体不同T、P下的Z。 据此式可测得各种气体不同T 下的Z
天然气的高压物性
② 图版法
单组分气体： 单组分气体：Z－P图版 ——用实验测定的不同 ——用实验测定的不同T、P下的Z绘制 用实验测定的不同T 下的Z 混合气体： Z－Pr通用图版 混合气体： ——据对应状态原理用气体实测数据绘制 ——据对应状态原理用气体实测数据绘制
结论： 结论： PV Z = Zc ⋅ r r • 对比状态下，任何气体Z 相同： 对比状态下，任何气体Z 相同：
•
可用任意一种气体绘制Z 可用任意一种气体绘制Z－pr通用图版
第一篇 第三章 储层流体的物理特性
第三章储层流体的物理特性所谓储层流体，这里指的是储存于地下的石油、天然气和地层水。
其特点是处于地下的高压、高温下，特别是其中的石油溶解有大量的气体，从而使处于地下的油气藏流体的物理性质与其在地面的性质有着很大的差别。
例如，当储层流体从储层流至井底，再从井底流至地面的过程中，流体压力、温度都会不断降低，此时会引起一系列的变化—原油脱气、体积收缩、原油析蜡；气体体积膨胀、气体凝析出油；油田水析盐—即离析和相态转化过程，而这一系列变化过程对于油藏动态分析、油井管理、提高采收率等都有重要的影响。
又如，进行油田开发设计和数值模拟时，必须掌握有关地下流体的动、静态物理参数，如石油和天然气的体积系数、溶解系数、压缩系数、粘度等；在进行油气田科学预测方面，如在开采初期及开采过程中，油田有无气顶、气体是否会在地层中凝析等，都需要对油气的物理化学特性及相态变化有深刻的认识，才能作出判断。
因此可以毫不夸张地说，不了解石油、天然气和水的性质及其问的相互关系，不掌握它们的高压物性参数，那么，科学地进行油田开发、采油及油气藏数值模拟等便无从讲起。
第一节油气藏烃类的相态特征石油和天然气是多种烃类和非烃类所组成的混合物。
在实际油田开发过程中，常常可以发现：在同一油气藏构造的不同部位或不同油气藏构造上同一高度打井时，其产出物各不相同，有的只产纯气，有的则油气同产。
在油气藏条件下，有的烃是气相，而成为纯气藏；有的是单一液相的纯油藏；也有的油气两相共存，以带气顶的油藏形式出现。
在原油从地下到地面的采出过程中，还伴随有气体从原油中分离和溶解的相态转化等现象。
那么，油藏开采前烃类究竟处于什么相态，为什么会发生一系列相态的变化，其主要原因是什么？用什么方式来描述烃类的相态变化？按照内因是事物变化的根据，外因则是事物变化的条件，可以发现油藏烃类的化学组成是构成相态转化的内因，压力和温度的变化是产生相态转化的外部条件。
因此，我们从研究油藏烃类的化学组成人手，然后再进一步研究压力温度变化时对相态变化的影响。
油层物理知识点总结
油层物理知识点总结一、油气储层的物理性质1. 储层岩石的物理性质储层岩石的物理性质是指岩石在外部作用下表现出来的物理特征，主要包括孔隙度、渗透率、孔隙结构、孔隙连通性等。
储层岩石的物理性质直接影响着岩石的储集能力和渗流性能。
孔隙度是指储层岩石中孔隙空间所占的比例，其大小直接影响着岩石的储集能力。
渗透率是指流体在岩石中运移的能力，它受孔隙度、孔隙连通性和岩石孔隙结构的影响。
孔隙结构是指储层岩石中孔隙的形态和大小分布特征，它直接影响着岩石对流体的储集和运移能力。
孔隙连通性是指储层岩石孔隙之间的互相连接程度，对于流体的渗流性能具有重要影响。
2. 储层流体的物理性质储层流体的物理性质包括油气的密度、粘度、饱和度、渗透率等。
油气的密度是指油气的质量与体积的比值，它直接影响着油气在地下的运移和驱替过程。
粘度是指液体的内摩擦力，它直接影响着油气在储层中的流动能力。
饱和度是指储层岩石中的孔隙空间中含有流体的比例，它直接影响着储层中的流体储集能力。
渗透率是指储层流体在岩石孔隙中渗流的能力，它受孔隙度、孔隙连通性和流体的物理性质的影响。
3. 储层的物理模型储层的物理模型是指将储层岩石和流体的物理性质用数学模型来描述，以便进行评价和预测储层的性质和行为。
常见的储层物理模型包括孔隙模型、细观模型、孔隙介质模型等。
这些模型可以帮助地质学家和工程师更好地理解和分析储层的物理性质，为油气田的勘探和开发提供科学依据。
二、油层物理测井技术1. 测井装备和工具油层物理测井是研究储层的物理性质和流体性质的一种技术，主要通过在井孔中使用测井装备和工具来获取储层的物理数据。
常见的测井装备和工具包括γ射线测井仪、自感应测井仪、声波测井仪、电阻率测井仪等。
这些测井装备和工具可以在井孔中获取储层的物理数据，并通过数据处理和解释来分析和评价储层的性质。
2. 测井曲线及解释测井曲线是指通过测井仪器在井孔中获取的物理数据所绘制出来的曲线，主要包括γ射线曲线、自感应曲线、声波曲线、电阻率曲线等。
储层流体物性参数的确定及应用
Stock tank gravity ˚ API
40.5 40.7 40.4 40.1
Bob bbl/STB
1.481 1.474 1.485 1.495
(1) Initial gas oil ratio Rsi:
(2) Formation volume factor at bubble point Bob:
3. Gas-oil Separation
At each step below the bubble point， the liberated gas is removed from the cell stepwise(逐步地). At each step below
the bubble point the quantity of gas, oil volume are determined.
1 Vob Vof 1 Bob Boi Co Vof Pb Pi Boi Pi Pb
Co=10-140 MPa-1 for reservoir oil
Vof—volume of oil at prevailing pressure p, m3;
（4）The thermal expansion factor
The manner of separation（油气分离方式）：
(i) the flash vaporisation or relative volume tests—闪蒸脱 气、接触分离 (ii) the differential test--微分分离. (iii) the separator tests--多级分离.
• 2 components - solution gas and stock tank oil • Bo, Rs, etc. • Empirical correlations(经验公式)
油藏物理 第二章
i 1
Mi为组分i的摩尔质量
第一节 天然气的视分子量和密度
例：已知质量组成求摩尔组成：
组分 C1 C2 C3 C4 ∑
质量分数wi 0.85 0.1 0.04 0.01 1
ni=wi/Mi 0.85/14 0.1/30 0.04/44 0.01/58 0.065
yi=ni/∑ni 0.932 0.051 0.014 0.003 1.000
素及确定方法 本章难点： 压缩因子的定义、物理意义和确定方法 天然气粘度的影响因素分析
第二章 天然气的高压物理性质
天然气的最大特点是具有极大的压缩性
1、天然气是以溶解状态存在于石油中或以游离状态存在于油 藏的顶部(气顶气)或存在于全部气藏中(气田气)
2、天然气是一种混合气体，其组分复杂且经常改变 3、天然气和原油之间处于同一相态平衡体系中，油气相态随
第二章 天然气的高压物理性质
本章目的： 了解天然气的化学组成描述方法 了解天然气分子量、密度和相对密度的定义 了解天然气的状态方程和对应状态原理 了解天然气的压缩因子、体积系数、压缩系
数、粘度的定义、影响因素及确定方法
第二章 天然气的高压物理性质
本章重点： 天然气的状态方程和对应状态原理； 天然气各高压物性参数的定义、影响因
第二节 天然气的状态方程★和对比状态原理
(2)压缩因子
定义：给定T、P下，实际气体所占体积与同温同压下相同数
量的理想气体所占体积之比
物理意义: 反映了实际气体与理想气体压缩性的差异 ➢ 实际气体分子有体积→实际气体比理想气体难压缩 ➢ 分子间有引力→实际气体比理想气体易压缩；
大小反映了两方面影响的综合效果 ➢ Z＝1，V实＝V理→实气接近理气 ➢ Z＜1，V实＜V理→实气比理气易压缩←引力 ➢ Z＞1，V 实＞V 理→实气比理气难压缩←斥力
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地层水的总矿化度表示水中正负离子的总和。
第六节 地层水的高压物性
我国部分油田地层水资料
油田名称
Na+(K+)
离子质量浓度及总矿化度/（mg/L）
Ⅰ
Ⅰ-2
主要指标 粘度(mPa.s)
辅助指标 相对密度
50①～150① >0.9200 150①～10000 >0.9200
开采方式
常规或注蒸汽 注蒸汽
特稠油
Ⅱ
10000～50000 >0.9500
注蒸汽
超稠油（天然沥青）
Ⅲ
>50000
>0.9800
注蒸汽
注：①指油层条件下粘度，其它指油层温度下脱气油粘度。
第二节 油气的相态
相态： 物质在一定条件（一定温度、压力和比容
条件）下所处的状态。
F( p,T, v) 0
相态方程 油藏烃类一般有气、液、固三种相态。
油藏烃类的相态通常用相图研究，最常用的是 P-T 相图。
第二节 油气的相态
泡点线
多 组 分
等液量线
◆ 三线 ◆ 四区 ◆ 五点
P-T
相
露点线
图
第二节 油气的相态
②气体的粘 度随气体分 子量的增大 而减小；
③低压范围 内，气体的 粘度几乎与 压力无关。
第四节 天然气的高压物性
(2) 高压下
在高压下，气体密度变大，气体分子间的相互作用 力起主要作用，气体层间产生单位速度梯度所需的层 面剪切应力很大。
①气体的粘度随压力的增加而增加； ②气体的粘度随温度的增加而减小； ③气体的粘度随气体分子量的增加而增加。
Co
1 Vof
Vof P
T
Co
1 Bo
Bob Bo P Pb
五、地层油的粘度
第五节 地层油的高压物性
参数
组成(轻组分↗) 溶解气油比↗
温度↗ 压 P<Pb 力 P=Pb ↗
P>Pb
密度
溶解 气油 比
体积 系数
↘↗↗
↘
∕
↗
↘↘↗
↘↗↗
最小 R=Rs 最大
↗
i
↘
等温 压缩 系数 ↗
↗
↗
↗
最大
↘
大港M层 0.9174 51.97 25.55 -12 6.17 13.98 6.27 0.13 4.81 97 4.0 20.5
克拉玛依 0.8699 19.23 - -50 2.04 12.6 0.01 0.13 3.7 58 18 35
玉门L层 0.8530 12.9 - -15.5 8.3 22.6 -
粘度
↘ ↘ ↘ ↘ 最小 ↗
第六节 地层水的高压物性
地层水：
油层水(与油同层)和外部水(与油不同层)的总称。
底水
上层
边水
水
层间
下层
水
水
束缚
构造
地层水水长期与岩石和地层油水接触
地层水中含有大量的无机盐
第六节 地层水的高压物性
一、地层水的矿化度
1.地层水中的离子
阳离子 Na+、K+、Ca2 + 、Mg2 + 阴离子 Cl-、CO32 - 、SO42 - 、HCO3-
Mg 29
第四节 天然气的高压物性
表 1.3.1 典型天然气组成(体积%)数据
组分
干气
凝析气
油田伴生气
c1
96.00
c2
2.00
c3
0.60
c4
0.30
c5
0.20
c6
0.10
c7+
0.80
100.00
75.00 7.00 4.50 3.00 2.00 2.50 6.00 100.00
27.52 16.34 29.18 22.55 3.90 0.47 0.04 100.00
-
-
-
-
-
江汉W区 0.9744 - 62.2* 21 3.8 51 9.6 11.8 9.5 89 5 21.8
辽河C区 0.9037 37.4 -
-7 4.73 17.4 0.15 0.26 6.4 -
-
-
川中油田 0.8394 12.3 - 30 18.1 3.4 -
-
-
-
-
-
任丘P层 0.8893 63.5 -
一、天然气的视相对分子量和相对密度
1.天然气的视相对分子量(平均相对分子量)
定义：标准状况下1摩尔天然气的质量。
k
根据Kay混合法则 M g yi M i
i 1
第四节 天然气的高压物性
2.天然气的相对密度
定义： 在标准状态下,天然气密度与干燥空气
密度的比值。
g
g a
Mg Ma
Mg 28.97
27.52 16.34 29.18 22.55 3.90 0.47 0.04 100.00 Mg =38.568 γg=1.331
注：Mg 表示天然气的视分子量,γg 为天然气的相对密度。
第一节 储层烃类的化学组成
3.天然气的分类
气藏气 矿藏 油藏气 （> C5H12）
凝析气
富气 ≥100g/m3
重质油 >0.93 4
第一节 储层烃类的化学组成
3.石油的分类
地
粘 度
低粘油 μo油层 < 5mPa∙s 中粘油 5<μo油层 <20mPa∙s 高粘油 20<μo油层 < 50mPa∙s
层
稠油 μo油层 > 50mPa∙s，γo > 0.92
原
中国稠油分类
油
分
稠油分类
类 名称
级别 Ⅰ-1
普通稠油
合计
Mg=17.584
Mg =27.472
Mg =38.568
γg=0.607
γg=0.948
γg=1.331
注：Mg 表示天然气的视分子量,γg 为天然气的相对密度。
第四节 天然气的高压物性
三、天然气的压缩因子方程
理想气体状态方程： pV＝nRT
理想气体的假设条件： 1.气体分子无体积，是个质点； 2.气体分子间无作用力； 3.气体分子间是弹性碰撞；
高分子杂环化合物： 胶质、沥青质
第一节 储层烃类的化学组成
2.石油的商品性质
指标： 相对密度
粘度
凝固点 含蜡量
胶质 沥青质 含硫量 馏分组成
我国部分油田地面原油性质
性质
运动粘度
相对密 /(cm2/s) 凝固点 含蜡量 胶质 沥青质 含硫量 残碳
馏分组成
原油 度D420 50 ℃ 70℃ / ℃ /%
第一章 储地层水
烷烃、环烷 烃和芳香烃
一些分子结构相似的 碳氢化合物和少量非 碳氢化合物的混合物
第一章 储层流体的物理性质
第一章 储层流体的物理性质
储层流体的特点：
（1）高温高压，且石油中溶解有大量的烃类气体；
（2）随温度、压力的变化，油藏流体的物理性质 也会发生变化。同时会出现原油脱气、析蜡、地层 水析盐或气体溶解等相态转化现象。
压缩因子
天然气处于高温、高压状态多组分 混合物，不是理想气体
第四节 天然气的高压物性
压缩因子： 一定温度和压力条件下，一定质量
气体实际占有的体积与在相同条件 下理想气体占有的体积之比。
Z＝V实际 ＝ V实 际 V理想 nRT p
实际气体的压缩因子状态方程：
pV ZnRT
第四节 天然气的高压物性
分离方式 接触分离(闪蒸脱气，一次脱气) 微分分离
矿场常用 一次脱气 多级脱气
多
级
脱
气
示
意
图
一次脱气示意图
特程与体油点中系特统条始：,组点组件分终油成成 下：离气不保脱 不 进出分持变气断 行的离接。变 的是气过触化 。在体,的系
第三节 油气的分离
现 场 多 级 分 离 流 程
第四节 天然气的高压物性
凝析气
汽油蒸汽含量
硫含量
第一节 储层烃类的化学组成
典型天然气组成(体积%)数据
组分
干气
凝析气
油田伴生气
c1 c2 c3 c4 c5 c6 c+
7
合计
96.00 2.00 0.60 0.30 0.20 0.10 0.80 100.00 Mg=17.584 γg=0.607
75.00 7.00 4.50 3.00 2.00 2.50 6.00 100.00 Mg =27.472 γg=0.948
Rs Vgs Vos
地层油的溶解气油比是用接触脱气的方法得到的。
第五节 地层油的高压物性
溶解气油比与压力的关系
第五节 地层油的高压物性
二、地层油的密度和相对密度
1.地层油的密度
定义：单位体积地层油的质量，kg/m3。
o
mo Vo
一般，地层油的密度 小于地面油的密度。
2.地面油的相对密度
定义：在1标准大气压下，20℃时的地面油密度与
液相区 多 组 分 双 参 气液两相区 数 相 图
反常凝析区
◆ 三线 ◆ 四区 ◆ 五点
气相区
第二节 油气的相态
临界凝析压力 点
临界点
多
组
泡点
分
◆ 三线 ◆ 四区
双 参
临界凝析温度点
◆ 五点
数
露点
相
图
第二节 油气的相态
未饱和油藏
多
组
分 饱和油藏
双
参
数 相