3-1油藏岩石的物理性质

1 C Vr
1 V V P T Vr P
C Cr Cl SoCo SwCw
例：某油藏含油区体积为Vf，原始压力Pi， 泡点压力Pb,，在原始压力与泡点压力间的平 均综合压缩系数为C 。 求：该油藏的弹性储量？
解：
1 C Vf
1 V V P T V f P
一、达西实验
1. 达西方程
AP L
（法国水利工程师享利· 达西1856年在用未胶 结砂做水的渗滤实验时发现）
QK
K
LQ
A P
应用条件
•岩石孔隙100%被某流体饱和；
•流体与岩石不发生物理化学反应； •层流。
绝对渗透率：
单位：达西；
其大小只取决于岩石性质，与实验流体无关。
1达西＝1 m 。
1. 有效渗透率
– 定义：多相流体同时流动时，岩石允许每一相流体 通过的能力。如：三相时：Ko、Kw、Kg l LQl Ko K w K g K Kl A P
2. 相对渗透率
– 定义：多相流体共存时，每一相的有效渗透率与岩 石绝对渗透率的比值。如三相时：Kro、Krw、Krg
则平均气体体积流量为：
气测渗透率的计算公式为：
LQ
三、滑动效应（克林肯伯格效应）
现象：同一岩石，气测渗透率总比 液测渗透率高。 原因：滑动效应（Klinkenberg效应）
液 在孔道中心的液体分子比靠近孔道 体 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 靠近孔壁表面的气体分子与孔道中 体 心的分子流速几乎没有什么差别。
(2) 判断油藏岩石的润湿性：
典型相渗曲线
不同润湿性岩石相渗曲线的特征值 亲水 束缚水饱和度(%) 等渗点饱和度(%) >20 >50 中性 15~20 50 亲油 <15 <50
只有岩石的润湿性没有遭到破坏时，测得的渗透 率才能代表油层的实际渗流状况。
(3) 求某一Sw下的产水率 油水同产时,产水量在总产液量中所占的体积百分数。
气顶
Sg+Swc=1
油区
水区
Soi+Swc=1
Sw=1
三、残余油饱和度 残余油：被工作剂驱洗过的地层中被滞留 或闭锁在岩石孔隙中的油。
油湿孔隙
四、剩余油饱和度 剩余油：未被工作剂驱扫或波及到的油。 由于重力分异、低渗透夹层、平面非均质、 注水方式等造成。
例 某油藏A=14.4km2,h=10m;Ф=0.2,Swc=0.3 ,
一、有关油藏岩石压力的概念 二、油藏岩石压缩系数 三、综合压缩系数
一、有关概念
1. 上覆岩层压力Pf
– –
上部岩层对下部岩层作用的压力。 油藏中孔隙流体所受的压力，也称油藏压力或地 层孔隙压力。 岩石骨架所受的压力。
Pi= Pf -Ps
Pi Ps Ps Pi Pf Pf
2. 地层孔隙流体压力 Ps 3. 岩石骨架压力Pi
2
2. 达西的意义
1达西=
1cm3/s×1厘泊×1cm
1cm2×1大气压
1cm3/s×1mPa.s×1cm
=
1cm2×105Pa
= 10-8 cm2 = 1um2
1达西 1m
2
1达西 1000 毫达西
二、气测渗透率
1. 用气体测渗透率的原因：液体常与岩石发生某些反应（如岩石中的粘 土遇水发生膨胀、油中活性物质在孔隙壁面上吸附等，使岩石孔隙通 道变小），因此用不同的液体测得的渗透率往往不同
第三章 油藏岩石的物理性质
§3-1 砂岩的骨架性质 §3-2 油藏岩石的孔隙度 §3-3 油藏岩石中的流体饱和度 §3-4 油藏岩石的压缩系数 §3-5 油藏岩石的渗透率
§3-6 润湿性及其对多相渗流的影响
第三章 油藏岩石的物理性质
§3-1 砂岩的骨架性质
砂粒 砂岩的骨架 胶结物
一、砂岩的粒度组成 二、砂岩的胶结类型
(1) 计算油藏水驱最大采收率： (2) 判断油藏岩石的润湿性： (3) 求某一Sw下的含水率
(1) 计算油藏水驱最大采收率：
1 S wc Sor 100% 1 S wc
原始含油饱和度 残余油饱和度 原油采收率 原始含油饱和度
0.8 0.16 80% 0 .8
2 . 气测渗透率原理： 注入端：压力P1；流量Q1
注入端：压力P2；流量Q2
标准状态：压力P0；流量Q0 由气体状态方程可得：
p1Q1 p2Q2 p0Q0 pQ
p0Q0 2 p0Q0 Q p p1 p2
2 p0Q0 L K 2 A P A ( p12 p2 )
气体滑动效应示意图
a-孔道中的液体流动； b-同一孔道中气体流动
平均压力液体性质，kg ↓
气测渗透率的特点 1)同一岩石，同一种气体，p ↑ ,kg ↓ ； 2)不同气体的 K g ~ 1 P 的直线交纵坐标于一 点，该点的kg与液测K等价，称为克氏渗透率， 记为k∞
(地面m3)
C ( Pi Pb )V f N＝ Bob
§3-5 油藏岩石的渗透率
岩石的渗透性：在一定的压差作用下，储层岩石让流体在 其中通过的性质。 其大小用渗透率表示。
§3-5 油藏岩石的渗透率
一、达西实验 二、气测渗透率 三、克林肯伯格效应 四、影响岩石渗透率的因素 五、有效渗透率和相对渗透率
孔隙分类
二、油藏岩石的孔隙度
1. 孔隙度：
– 定义：岩石孔隙体积Vp与岩石外形体积Vr之比。 公式表示：

Vp Vr
储层岩石(砂岩)孔隙度评价
孔隙度(%) 储层评价 <5 极差 5～10 差 10～15 一般 15～20 好 20～25 特好
2. 孔隙度的分类
– 绝对孔隙度Φa和有效孔隙度Φe
一、砂岩的粒度组成
1. 粒度组成：构成砂岩的大小不同的各种砂粒的百分 比含量。通常用重量百分数表示 – – – – 筛析法 沉降法 粒度组成分布曲线 粒度组成累计分布曲线
重 量 ，
2. 粒度组成的测定方法
尖峰越高， 越均匀
%
3. 粒度组成的表示方法
颗粒直径
重 量 ，
上升段越陡， 越均匀
一般来说，岩石颗粒组成越均匀，岩石的孔隙性、渗透性越好。 颗粒直径
水的有效渗透率为：
油的有效渗透率为 ：
Qw w L 0.3 1 3 kw 0.1837 2 μm Ap 4.9 0.110
Qo o L 0.02 2.99 3 ko 0.0366 2 μm Ap 4.9 0.110
ko kw 0.1837 0.0366 0.2203m2
B oi 1.2
os 0.86g cm3
求：油藏储量N？
解：
Ah 1 S cw AhS oi os N os ＝ Boi Boi
14.4 106 10 0.2 1 0.3 0.86 1.2 ＝ 1445104 吨
§3-4 油藏岩石的压缩系数
Vg VP Vg
Vo Vw Vg Vp
So S w S g 1
Vr
特殊饱和度概念：原始含油饱和度Soi 原始含水饱和度Swi 残余油饱和度Sor 束缚水饱和度Swc
二、束缚水饱和度(connate water saturation) 束缚水：分布和残存在颗粒接触处角隅和微细 孔隙中或吸附在岩石骨架颗粒表面的不可动水。 束缚水饱和度：储层岩石孔隙中束缚水体积与 岩石孔隙体积的比值。
对于碳酸岩，颗粒及胶结物成分相同，无法分析其粒度
%
二、砂岩的胶结类型
1.砂岩的胶结物种类
– 泥质：粘土矿物（遇水膨胀） – 灰质：碳酸盐类矿物（遇酸反应） – 硫酸盐：石膏（高温脱水）
2.砂岩的胶结类型：胶结物在岩石中的分布状况以及与碎
屑颗粒的接触关系称为胶结类型。
– – –
基底胶结 孔隙胶结 接触胶结
–
二、油藏岩石压缩系数
定义：油藏压力每降低1MPa，单位体积油藏岩石内孔隙 体积的变化量。用Cr表示。
1 Vp Cr P Vr
压 缩 系 数 范 围 岩石： 原油： 水：
C f 105
Co 103
Cw 104
(1 MPa) (1 MPa) (1 MPa)
三、 油藏的综合弹性压缩系数C： 定义：指单位体积油藏岩石，当油藏压力降低 一个1MPa时，由于岩石孔隙体积的缩小、储层 流体的膨胀，从岩石孔隙中排出油的总体积。
第三章 油藏岩石的物理性质
沉积岩：已发现油气储量的99%以上集中在 沉积岩中，而沉积岩又以碎屑岩和 碳酸盐岩为主。
岩石
岩浆岩
变质岩
油藏岩石
砂岩
碳酸盐岩
砂岩
含裂缝砂岩
碳酸盐岩
泥岩
砾岩
火山岩
其它沉积岩石
多孔介质：由毛细管或毛细管结构组成的介质。
渗流: 流体通过多孔介质中的流动；
油气储层以岩石骨架为连续固相，粒间孔隙、裂缝或溶洞体系构成毛细管结构。
特点：
（1）
kro krw 1
（2）与饱和度、润湿性有关。
相对渗透率中的K可用K气、K液、Ko(Swc).
3.相对渗透率曲线
(1)相对渗透率曲线：相对渗透率与岩心中
流体饱和度的关系曲线。 A区：水不流动区 B区：油水共流区 C区：油不流动区 水
油 水
Sor SWi=Swc
等渗点
—相渗曲线用途
用水测：
QL 0.5 1 3 k 0.306m 2 Ap 4.9 0.110
QL 0.166 2.99 3 2 k 0.306m Ap 4.9 0.110
用油测：
例 ： 上 述 岩 心 ， A ＝ 4.9cm2, L ＝ 3cm,△P=0.1MPa Sw=70% 时 ， 保 持 不 变 。 油 水 同 时 通 过 岩 心 ， Qw=0.3cm3/s, Qo=0.02cm3/s