油藏工程-3、4 正、异常压力系统气藏物质平衡方法
中国石油大学油藏工程
二、油藏 驱动指数
多种机理共同作用时，每种 驱动能量的作用程度可以根据开 发的实际数据和o、g、w高压物性 参数计算其大小和变化情况。 分析各驱动能量的利用率，并通 过人为干扰，充分发挥有利的驱 动能量，提高开发效果和采收率。
分 析 判 断 驱 动 机 理
油藏驱动指数 1、各种驱动指数的定义
每一种流体的膨胀量占总采出量的百分数， 它是衡量每种流体驱动能量大小的指标。
Swi及HCPV减少的贡献
w
水驱的贡献
e
B
)
p
W
i
W
(
W
P
p
C
w
i
w
i
S
1
w
C
S
)
m
1
原油及溶解气膨胀的贡献
气顶气的贡献
解出N的表达式，并引入两相体积系数Bt
Bt=Bo+(Rsi-Rs)Bg 且 Bti=Boi
N p Bt R p Rsi Bg W e Bw W i W p Bw N C S C w wi p B ti P Bt Bti m Bg Bgi 1 m Bti 1 S wi Bgi
n 1 相关系数R为： xi x yi y n i 1 R 2 1 n 1 n xi x yi y n i 1 n i 1
2
0 R 1
i. 若R=0,则x与y不相关 ，x与y不存在线性关系； ii. 若 R =1,则表示x与y 存线性关系；
累产油量 Np Np1 Np2 Np3 ………
累产水量 Wp Wp1 Wp2 Wp3 ……..
油藏工程第四章油气藏压力与温度N[1]
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油藏工程第四章油气藏压力与温度 N[1]
维持该速度: 1km2地面露头日注水量2000m3
类似“天池”的水源，或年720mm以上的稳定降雨 量 存在泉水形式的出口。
油藏工程第四章油气藏压力与温度 N[1]
七、压力方程的确定
1. 多井方法 P
D
油藏工程第四章油气藏压力与温度 N[1]
七、压力方程的确定
断产油层位和吸水层位。
对于采油井来说，地层流出
的液体在井筒来不及充分散热即
被采出地面，因此，流温一般比
静温高。但是，在出油层位以下
的井段，流温梯度曲线与静温梯
度曲线是重合的。因此，流温梯
度曲线开始偏离静温梯度曲线的
深度，即为出油层位。通过更为
D
复杂的微温差生产测井曲线，还
可以计算出每个小层的产油量。
Pair P
Ps
D
Pw
Pob
油藏工程第四章油气藏压力与温度 N[1]
五、压力系数
地层岩石孔隙中流体的实测压力，矿场上 称 之之 间为 的地关层系压满力足下Pf，式实：测地层压力与静水压力
地层超 压
当
时，表明实测地层压力与静水压力相等，也表
明地层岩石的孔隙与地面连通；
当
时，表明实测地层压力偏离了静水压力，也
油藏压力方程的作用
o o +w
w
油藏工程第四章油气藏压力与温度 N[1]
油藏压力方程的作用
油水过渡带高度为： 任意油水界面高度：
油藏工程第四章油气藏压力与温度 N[1]
油水界面倾斜原因分析
油藏工程第四章油气藏压力与温度 N[1]
以前人们对油水界面倾斜原因的分析
C、B点压差:
A、B两点: C点压力: B点压力:
《油藏工程》第五章 油物质平衡方法
5-1物质平衡方法所需基础资料及物性参数
一、物质平衡方法所需要的基础资料
● 1．油藏原始压力 油藏原始压力数据 压力数据； 数据； ● 2．地层压力， 地层压力，油、气、水的产量， 水的产量，气油比及 气油比及含水率 等动态变化资料 ； ● 3．通过探井的高压物性取样和PVT 通过探井的高压物性取样和PVT分析工作 PVT分析工作， 分析工作，确定 油藏的饱和压力 油藏的饱和压力， 饱和压力，还应该确定地层原油的体积系数 还应该确定地层原油的体积系数和天然 原油的体积系数和天然 气的溶解度 气的溶解度随地层压力的变化以及 溶解度随地层压力的变化以及气体组分 随地层压力的变化以及气体组分、 气体组分、 地层油比重、 地层油比重、 地层水比重、 地层水比重、地层油粘度、 地层油粘度、气体粘度、 气体粘度、地层原油的压缩系 数等 ；
14
5-2 油藏物质平衡方程建立
二、油藏物质平衡方程通式的建立
原始状况时油藏中 油气体积分布
在压压力下油藏内所含流体体积（ 原始地层压力下油藏内所含流体体积（地下） 地下） （二）在压力P 在压力P时油藏内所含流体体积（ 时油藏内所含流体体积（地下） 地下） （三）物质平衡方程通式
石油天然气工程学院
(1 + m )NBoi × (C
1 − S wc ×
f
+ S wc × C w )∆P
18
物质平衡方程： 物质平衡方程： 原始条件下： 压力为P 原始条件下： 压力为P时： 气顶体积＋ 气顶体积＋油区体积＝ 油区体积＝气顶气体积＋ 气顶气体积＋ 油区体积＋ 油区体积＋ 边底水入侵量＋ 边底水入侵量＋ 气顶、 气顶、油区体积变化和束缚水体 积变化
+ NBoi
引入两相体积系 数：
油田开发中物质平衡方法
第十六章
N p Bo Vw Vp Vo
Vo CoVP S oi p
其中：
Vw C wVP S wc p VP C PVP p
p pi p
第十六章
N p Bo CoVp Soi p CwVp S wc p C pVp p
第十六章
NBoi Ce p EDI N p Bo W p
油藏内的弹性驱动指数 天然水驱动指数 人工注水驱动指数
其中
We WeDI N p Bo W p
Wi WiDI N p Bo W p
根据三个指数可分别求得弹性驱动能量、边 水入侵驱油能量、人工注水驱油能量在油田开发 中所占的比例。
NBoi Ce p N p Bo (Wi We Wp )
第十六章
3.物理意义
曲线2为不封闭弹性水压驱动的产能曲线。
第十六章
方程式 NB C p N B (W W W ) oi e p o i e p
的物理意义是：
在油藏存在边底水的侵入和人工注水的条件下，
当注水和天然水进入油藏的速度跟不上采液速度时，
第十六章
二、不封闭的弹性水压驱动油层的物质平衡方程式
1.驱油能量：在饱和压力以上的地层压力下降
期间，不仅在油藏部分发生油、水和孔隙岩层的弹 性膨胀作用，而且同时产生由于边水、底水区的弹 性膨胀使边水、底水对油藏的入侵作用。
第十六章
第十六章
2.推导过程
此条件下物质平衡关系可描述为：
油藏累积产油量+累积产水量=油藏总弹性膨胀 量+边水入侵量
把这个压力变化阶段看作是无数稳定状态的连续变
第3章 1气藏物质平衡方法
第三章气藏物质平衡方法自1936年R.J.Schilthuis根据物质守恒原理，首先建立了油藏的物质平衡方程式以来，它在油气藏工程及动态分析中得到了日益广泛的应用和发展。
对于干气气藏，物质平衡方程的建立相对来讲比较简单，但其应用领域确很广泛。
物质平衡法能够确定气藏的原始地质储量，判断气藏有无边底水的侵入(即识别气藏类型)，计算和预测气藏天然水侵量的大小，估算采收率和进行气藏动态预测等。
物质平衡方法只需要高压物性资料和实际生产数据，计算的方法和程序比较简单。
因此，它已成为常规的气藏分析方法之一，广泛应用于国内外的各气藏中。
根据气藏有无边底水的侵入，可将气藏划分为水驱气藏和封闭气藏两类。
另外，从气藏的压力系数(气藏的原始地层压力除以同一深度的静水柱压力)大小来划分，通常将压力系数大于1.5的气藏称为异常高压气藏。
异常高压气藏具有地层压力高、温度高和储层封闭的特点，它在天然气工业中占有极为重要的地位。
近年来国内外已发现并开发了大量的异常高压气藏。
例如我国四川的二迭系和青海的下第三系的气藏等。
由于异常高压气藏在开发过程中随着气藏的压力下降，将出现储层岩石的压实作用。
因此，在物质平衡方程式中必须考虑到这一特点。
对于定容正常压力系统的气藏来说，在整个开发过程中只存在单一气相的流动，并表现为一个压力连续下降的过程。
由于天然气的密度小、粘度低，在气藏压力很低的情况下，只要存在一个很小的压差，气井便能正常生产。
因此，即使采用比油藏稀的井网进行开发，气藏的采收率也可达85～90%以上。
然而，对于天然水驱气藏，随着气藏开发所引起的地层压降，必然导致水对气藏的侵入和气井的见水，结果就会在气层中出现气、水两相同时流动的现象。
这将严重影响气井的产量和气藏的采收率。
国内外统计资料表明：水驱气藏的采收率通常只有40～60%[2]。
第一节气藏物质平衡通式的建立与简化对于一个统一的水动力学系统的气藏，在建立物质平衡方程式时，所作的基本假设是：第一、气藏的储层物性(S Wi，C P等)和流体物性(C W，PVT参数等)是均匀分布的；第二、相同时间内气藏各点的地层压力都处于平衡状态，即各点处的折算压力相等；第三、在整个开发过程中，气藏保持热动力学平衡，即地层温度保持不变；第四、不考虑气藏内毛管力和重力的影响；第五、气藏各部位的采出量保持均衡。
油藏动态分析物质平衡方法
当地层只含原油和束缚水时：
C t C o ( 1 S wi ) CW S wi C f C o
( 2 ) 生产数据： N p、Wp、Wi、R p、fW
( 3 ) 测试数据： Pi、P
第二节 油藏物质平衡方程通式
油藏物质平衡方程通式:
Bg - Bgi Bgi
Bti = Boi
N p Bo N p ( R p Rs )Bg W p ( We Wi ) N ( Bt Bti ) mNBti 1 m NBti C f S wi C w Δp 1 - S wi
重庆科技学院石油与天然气工程学 院
N p Bo N p ( R p Rs ) Bg W p (We Wi ) N ( Bo Boi ) N ( Rsi Rs ) Bg m NBoi 1 m C f S wi Cw p NBoi 1 - S wi
引入：
Bt = Bo + (Rsi - Rs )B g
二.油藏的物质平衡方程通式的建立
G t mNB oi NR si N P R P ( N N P )R s Bg B gi
式中：
Gt——压力为P时，自由气的地下体积，m３
Rsi －原始溶解油气比，m３/m３（标准） Rs——压力为P时的溶解油气比，m3/m3(标准) Rp——平均累积生产油气比，m3/m3(标准) Bg——压力为P时的气体体积系数积系数：对应于1立方米地面脱气原油的地层原油和分离气的地下体积 之和。
Bt Bo (R si - Rs )Bg
重庆科技学院石油与天然气工程学 院
压缩系数：单位体积的物质体积随压力的变化率。
油藏工程常用计算方法.
油藏工程常用计算方法目录1、地层压降对气井绝对无阻流量的影响及预测 (3)2、利用指数式和二项式确定气井无阻流量差异性研究 (3)3、预测塔河油田油井产能的方法 (3)4、确定气井高速湍流系数相关经验公式 (4)5、表皮系数分解 (4)6、动态预测油藏地质储量方法简介 (5)6.1物质平衡法计算地质储量 (5)6.2水驱曲线法计算地质储量 (7)6.3产量递减法计算地质储量 (8)6.4Weng旋回模型预测可采储量 (9)6.5试井法计算地质储量 (10)7、油井二项式的推导及新型IPR方程的建立 (15)8、预测凝析气藏可采储量的方法 (15)9、水驱曲线 (16)9.1甲型水驱特征曲线 (16)9.2乙型水驱特征曲线 (17)10、岩石压缩系数计算方法 (17)11、地层压力及流压的确定 (18)11.1利用流压计算地层压力 (19)11.2利用井口油压计算井底流压 (19)11.3利用井口套压计算井底流压 (20)11.4利用复压计算平均地层压力的方法（压恢） (22)11.5地层压力计算方法的筛选 (22)12、A RPS递减分析 (23)13、模型预测方法的原理 (24)14、采收率计算的公式和方法 (25)15、天然水侵量的计算方法 (25)15.1稳定流法 (27)15.2非稳定流法 (27)16、注水替油井动态预测方法研究 (34)17、确定缝洞单元油水界面方法的探讨 (38)1、地层压降对气井绝对无阻流量的影响及预测如果知道了气藏的原始地层压力i p 和其相应的绝对无阻流量*AOF q ，就可以用下式计算不同压力R p 下的气井绝对无阻流量：()2*i R AOF AOF p p q q =。
2、利用指数式和二项式确定气井无阻流量差异性研究指数式确定的无阻流量大于二项式确定的无阻流量，且随着无阻流量的增大两者差别越明显。
当无阻流量小于50万时，两者相差不大。
3、预测塔河油田油井产能的方法 油井的绝对无阻流量：⎪⎭⎫ ⎝⎛-=25.2b R o AOF FEp p J q （流压为0）。
具有补给气的异常高压有水凝析气藏物质平衡方程建立及应用
具有补给气的异常高压有水凝析气藏物质平衡方程建立及应用高压有水凝析气藏是一种常见的油气储藏类型。
当气压降低到一定程度时，气体中的水分会凝结成为液体水，导致气体中的水含量下降。
为了更好地了解这种气藏的特性，我们需要建立一些物质平衡方程。
首先，我们需要了解气藏系统中的各个成分。
对于一个有水凝析现象的气藏，其主要成分包括天然气、水和液态烃。
这些成分在气藏中，会因为分压的差异而分布到不同的层位上。
假设这个气藏中含有p个组分，那么我们就可以得到p个物质平衡方程。
以第i个组分为例，其物质平衡方程可以表示如下：F—— + Li(yi – xi) = 0Vi其中F是组分i的摩尔流量，L是凝析水的摩尔流量，V是气相体积，yi表示组分i在液相中的摩尔分数，xi表示组分i在气相中的摩尔分数。
这个物质平衡方程的意义是，组分i在气相和液相之间进行转移，同时凝析水带走了一部分组分i。
因此，组分i在气相中的摩尔分数会下降，而在液相中的摩尔分数会上升。
此外，还需要注意保持质量平衡。
即，在整个气藏系统中，所有组分的摩尔流量之和不变。
因此，我们也可以得到一个总质量平衡方程：∑(Fi + L) = ∑(yiVi + xiVi)利用这些物质平衡方程，我们可以计算出各个组分在气相和液相中的分布情况。
特别是对于水凝析现象，我们可以得到液相中的水含量，以及凝析水和液态烃的摩尔分数。
在实际应用中，这些物质平衡方程可以被用于优化气藏生产，计算气-液比等。
在气藏开发过程中，我们需要不断调整生产参数以最大化产量。
这就需要根据物质平衡方程，计算出气相和液相的比例。
此外，气藏中的水凝析现象还会影响气-液过渡的位置。
因此，物质平衡方程的应用也可以帮助我们确定渗透率和井距等参数。
总之，物质平衡方程在高压有水凝析气藏中的应用非常广泛。
通过这些方程的建立和应用，我们可以更好地理解和优化这类气藏的生产。
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（2）
B＝－dVw＋
dVP
Cw＝
1 Vw
dVw dp
（3）
Cf
1 Vp
dVp dp
B＝(CwVw＋CpVP )Δp
4
Vp
GBgi 1 Swi
Vw VpSwi
B
GBgi
( CwSwi Cf 1 Swi
)p
3.水侵体积 c we
（4）
地下产出量 G p Bg wp Bw （5）
GBg－GBgi＋GBgi(
p
Z 1 Ce p
pi － pi Zi Zi
Gp G
17
p z
(1
ce
p)
pi Zi
0
G Gp
异常高压气藏压降图
18
2.虚拟地质储量法pFra bibliotekzG pseudo
Gp
19
3.第二直线段外推法：
p z
G pseudo
Gp
Greal
20
4.解析法：
Greal＝
1
G pseudo Ce (pi
CwSwi Cf 1 Swi
)Δp＋We＝GpBg＋WpBw
（6）
5
G
GpBg - We - WpBw
Bgi
Bg Bgi
1
CwSwi Cf 1 Swi
p
（7）
式中 G—气藏在地面标准条件下（0.01MPa和20oc） 的原始地质储量； Gp一气藏在地面标准条件下的累积产气量；
pi / Zi
pH ) 1
pH / ZH
结论: 1.对于异常高压气藏，使用校正地层压力法与解析 法所得的储量结果是相同的; 2.使用第二直线段外推法求得的真实地质储量与实 际接近； 3.使用第二直线段外推法需要较长的生产时间才能 出现第二直线段（采出真实地质储量的38%）。
21
油藏工程-3、4 正、异常压 力系统气藏物质平衡方法
1
三、气藏类型简化
有无边底水
气 藏
压力系数
封闭气藏 水驱气藏 正常压力系统 异常压力系统
2
四、正常压力系统气藏 物质平衡方程的建立
1.气臧物质平衡通式的建立
地下产出量＝A＋B＋C
(1)
Pi
P
GBgi
AB
c We
3
1. 地下天然气的膨胀量
A＝GBg－ GBgi 2. 含气体积的减小量
其他符号同前油藏物质平衡方程式所注。
6
五、封闭气藏(无水、气驱) 的物质平衡方程式
条件：气藏没有水侵 We＝0，Wp＝0
GpBg＝G(Bg－Bgi)＋GBgi(
C
wSwi C 1 Swi
p
)Δp
工程上可以忽略水及岩石的压缩性：
GpBg＝G(Bg－Bgi)
（8）
7
Bg
psc ZT pTsc
;
Bgi
1
Gp G
p z
a
bGp
G ab
10
七、正常压力系统水驱 气藏的储量计算
水驱气藏的物质平衡方程式
G
G pBg - We - Wp Bw
Bgi
Bg Bgi
1
C
wSwi 1S
C
wi
p
p
忽略水及岩石的压缩性：
p pi [
G Gp
]
z
zi
G
(We
Wp
Bw
)
pi Tsc psc Zi T
（10）
11
pscZiT piTsc
p Z
pi Zi
1
Gp G
（9）
p ——视地层压力。
Z
式（8）和（9）即为定容气藏的物质平衡 方程式和压降方程式 。
8
六、定容封闭气藏储量的确定方法
1.图解法 1)资料的整理
2)绘制
p Z
~
GP
曲线图
3）确定G
9
图解法：
气藏压降图 2.计算法确定地质储量
p Z
pi Zi
对于水驱气藏，不能利用压降图的外推法确 定气臧的原始地质储量而必须用水驱气藏的物质 平衡方程式进行计算。
12
第四节 异常高压气藏的物质 平衡方程式及储量计算
一、异常高压气藏的特点及开发特征
异常高压气藏特点：地层压力高、温度高和 储层封闭；
异常高压气藏开发特征：开发初期表现为储 层岩石的再压实。
1. we=0,wp=0 2.不能忽视岩石、流体的压缩性
13
二、异常高压气藏的压降图
p z
第一直线段
第二直线段
G Gp
14
第一直线段（异常压力）: 1）天然气的膨胀作用；2）储气层的再压实； 3）岩石颗粒的弹性膨胀作用；4）地层束缚水的弹 性膨胀作用；5）周围泥岩的再压实可能引起的水侵 作用。
第二直线段（正常压力）: 该直线段外推至Gp轴,该交点所对应的Gp即为 气藏真实储量G 。
15
三、异常高压气藏的物质平衡方程式
G
G pBg - We - Wp Bw
B
gi
Bg Bgi
1
C
wSwi 1S
C
wi
p
p
we=0, wp=0 p pi p
Ce＝(CwSwi＋Cp)/ (1－Swi)
16
p Z
pi Zi
1 Gp 1 Ce
/G p
四、异常高压气藏的储量计算
1.视地层压力效正法