4.油气藏压力与温度-0

第四章油气藏压力与温度4油气藏压力与温度第四章油气藏压力与温度第一节油气藏压力第二节油气藏温度4油气藏压力与温度第一节油气藏压力)油气藏压力的种类、应力关系方程)压力系数)油气藏压力的压深关系方程及应用)压深关系方程的确定方法4油气藏压力与温度¾地层压力：又称孔隙压力，是指地层孔隙内流体所承受的压力。

如果该流体为油，就称油藏压力；如果为气，就称气藏压力。

¾原始地层压力：油气藏投入开采以前测量的地层压力。

¾油气藏动态压力：油气生产过程中测量的地层压力。

¾井底流压pwf：油气流动即生产过程中测量的井底压力。

¾井底静压ps ：油气静止即关井过程中测量的井底压力。

几个压力概念4油气藏压力与温度4油气藏压力与温度绝对压力：流体本身具有的实际压力。

表压: 压力表直接测量到的压力数值。

abs air gaup p p ＝＋注：注意与力的概念区分。

绝对压力表压大气压4油气藏压力与温度定义：地层某一深度，由岩石孔隙中流体的重量产生的压力，称作流体压力或孔隙压力。

1. 流体流体压力p w D 地面gDp p w air w ρ+=SI:p —MPa; ρ—g/cm 3;g —m/s 2;D —km因孔隙中通常饱和了地层水，故用p w 表示：静水压力4油气藏压力与温度ww p G D ∂=∂Dp p air p w gDp p w air w ρ+=g w ρ=流体压力梯度：w air w p p G D =+压深关系(p -D )曲线压深关系方程（p -D 方程）4油气藏压力与温度2. 骨架应力gD p p s air s ρ+=ρs : 骨架密度定义：地层某一深度，由岩石固体骨架重量产生的压力，称作骨架应力。

又称：颗粒压力、基质压力、固相压力。

p sD地面4油气藏压力与温度D p G ∂∂=ss gD p p s air s ρ+=s air s p p G D=+gs ρ=压深关系(p-D )曲线p sDp p air4油气藏压力与温度3. 上覆压力定义：地层某一深度，由上覆岩石固体骨架和孔隙中流体总重量产生的压力，称作上覆（地层）压力。

gD p p r air ob ρ+=ρr : 岩石密度ρr =φρw +(1-φ)ρsρw <ρr <ρs D地面p ob4油气藏压力与温度obob p G D ∂=∂gr ρ=gDp p r air ob ρ+=压深关系(p -D )曲线ob ob air p p G D =+p obDp p air4油气藏压力与温度gDp p r air ob ρ+=gD gD p p s w air ob )1(ρφφρ−++=airair air )1(p p p φφ−+=))(1()(s air w air ob gD p gD p p ρφρφ+−++=p ob =φp w +(1-φ) p s岩石应力关系方程:s w r )1(ρφφρρ−+=4. 应力关系方程4油气藏压力与温度p ob =φp w +(1-φ) p s（1）三个压力不是完全独立的，只有两个压力可以独立变化。

（2）确定了p s 、p w 、p ob 中任意二个，可计算第三个。

（3）通常，p w 可以实测，p ob 可以计算，p s 无法实测，但可以由上式计算得到。

p ob=φp w+(1-φ) p s（1）作为多孔介质的岩石是由骨架颗粒和充满流体的孔隙所组成，该式是描述岩石应力的一个综合性方程。

（2）当φ=1时，表明地层岩石中只有流体存在，而没有岩石骨架颗粒，地层岩石变为纯流体：p wp ob==p air+ρw gD4油气藏压力与温度p ob=φp w+(1-φ) p s（3）当φ=0 时，表明地层岩石中只有岩石骨架而没有流体存在，地层岩石变为纯固体：p sp ob==p+ρs gDair（4）当φ=0~1 时，地层岩石多孔介质：p ob=φp w+(1-φ) p s4油气藏压力与温度p ob=φp w+(1-φ) p s（5）该式既可以描述纯流体压力随深度的变化，也可以描述纯固体压力随深度变化，还可以描述作为多孔介质的岩石压力随深度而变化。

（6）该式通过孔隙度将流体、固体和多孔介质统一了起来。

4油气藏压力与温度4油气藏压力与温度p ob =20MPa φ= 0.20例:p s =?22.5MPa p s =0MPa p w =10MPa p w =?20MPap ob =φp w +(1-φ) p s纯液体φ= 1p ob=φp w+(1-φ) p s过去几十年来，人们一直认为：p ob= p w+ p s？？问题：（1）该式不受孔隙度影响，而孔隙度变化时，三个应力的数量关系也要变化。

4油气藏压力与温度Dppairpobp sp wp s=p ob-p wp ob=p w+p s4油气藏压力与温度4油气藏压力与温度D p p air p obp sp w p s =p ob -p wp ob =p w +p s 问题：（2）D =0 处：p ob =p air ，p w =p air ，4油气藏压力与温度但实际上，D =0处的p s =p air ，在岩石的表面，岩石颗粒受到大气的压力，这显然违背了物理事实。

p sD 地面p ob = p w + p s ？？4油气藏压力与温度p ob = p w + p s 错误原因？？？p ob =φp w +(1-φ) p s 按照静力平衡原则推出F 1=F 2111F p A =222F p A =p 1≠p 2F 1F 2A 1A 2错误认为：静力平衡= 应力平衡4油气藏压力与温度D D 5. 压力系数gD p p w air w ρ+=f w p p C=+静水压力p w ：地层压力p f ：地层岩石孔隙中流体的实测压力（矿场）。

由于受地层孔隙连通性、温度、地层水矿化度的影响：4油气藏压力与温度f w p p C=+C ＝0：实测地层压力p f 与静水压力p w 相等¾地层压力正常¾地层岩石的孔隙与地面连通C ≠0：实测地层压力p f 偏离静水压力p w¾地层压力异常¾地层岩石的孔隙与地面不连通C >0，地层超压；C <0，地层欠压4油气藏压力与温度wfp p =α> 1.20.8~1.2< 0.8异常高压正常压力异常低压压力系数：同深度实测地层压力与静水压力的比值。

=¾衡量地层压力偏离静水压力的程度。

α4油气藏压力与温度p w 静水压力D pp air 1.20.8异常高压异常低压正常压力地层压力状态判断图4油气藏压力与温度地层超压系数：地层静水压力的超压百分数。

⎪⎩⎪⎨⎧−<−>==欠压正常超%20%20~%20压%20w P c βw cp β=11f w wp cp p βα==−=−异常高压：地层能量充足，高产、自喷稳产长、井喷事故异常低压：地层能量不充足，低产、补充能量、钻井泥浆易漏失，易污染，但注水易实现4油气藏压力与温度例如：我国克拉2气藏：特大型异常高压气藏¾位于新疆阿克苏地区拜城县境内，是目前“西气东输”工程主力气田¾含气面积47.1km2，气层厚度525m¾探明地质储量2800×108m3，储量丰度高53.2×108m3/km2¾气藏深度3750m，原始地层压力74.35MPa（比正常压力超压36.85MPa），压力系数2.0以上¾单井产量高200×104m3/d 以上4油气藏压力与温度异常高压使钻井、完井难度增加：（1）钻井装备、工具、井身结构和固井等，耐压和密封要求高。

（2）孔隙压力和地层破裂压力差值小；钻井范围或窗口极小，稍有偏差，就会造成钻井液漏失。

（3）在异常高温、高压下，钻井液密度不是一个常数，会随P、T增加而变化，稳定性和流变性变差，常导致钻井液的凝结作用和重晶石沉淀。

（4）开采过程储层形变大，易使井下油、套管挤毁，在管材选择上要特别注意。

4油气藏压力与温度正常压力地层：地层与地面连通地层压力，实际上指孔隙中的流体压力。

当地层岩石的孔隙与地面保持良好连通关系，地层压力也是由静水柱产生的，数值与静水压力接近，地层则不会出现压力的异常现象。

4油气藏压力与温度异常压力地层：地层与地面不连通深部地层：当地层岩石孔隙与地面失去了连通关系，即封闭的地层才有可能产生异常地层压力。

透镜体断层4油气藏压力与温度异常地层压力的形成原因（与油气聚集有关）：（1）地层若有油气进入，因地层封闭无法排出地层水，必然导致地层压力升高。

4油气藏压力与温度（2）封闭地层若受到地应力挤压作用，孔隙体积变小，导致地层压力升高。

4油气藏压力与温度（3）封闭地层若受到地应力挤压作用，岩石破碎，孔隙体积增大，因地层封闭而无流体补充，必然导致地层压力降低。

4油气藏压力与温度（4）热力作用和生化作用随着地层埋深增加，地温升高，导致有机质成熟，生成大量油气；温度增高使油页岩中的干酪根出现热裂解，生成烃类气体，从而提高了封闭地层的压力。

（5）水热增压随温度增加而使地层孔隙水膨胀，出现水热增压。

4油气藏压力与温度（6）构造运动封闭油藏，原来埋藏较深，后来，因构造运动，使油藏上升，深度变浅，但原始地层压力仍然保持不变，形成高压异常；相反，也可造成低压异常。

这种现象在我国东部断裂发育的地区常可见到。

4油气藏压力与温度（7）压力传递作用在封闭储层中（如透镜体、倾斜储层和背斜圈闭中）最深部分为正常地层压力，但它会传递到较浅一端，使其成为异常高压。

如卡拉达克凝析气田，构造倾角在顶部45－50°，而中部为25－30°，含气高度达1850m，顶部压力系数为1.69，油气界面处为1.04，油水界面处为1.02。

4油气藏压力与温度4油气藏压力与温度浅表地层中出现异常高压原因：地层露头的高程差(h)所致D hf air w ()p p g D h ρ=++gDp p w air w ρ+=露头高度只需几十米，就可以造成异常高压。

4油气藏压力与温度6.油气藏压力（原始条件）不同深度的原始地层压力绘制到直角坐标系中，得到线性的压深关系曲线。

压深关系(p -D )曲线第一节油气藏压力P 0PDDG p p p +=0i流体余压反映油井自喷能力的大小：余压小于、等于0（表压）：油井无自喷能力p0余压D流体余压p0: 地层流体流到地面时的剩余压力DGppp+=i原始地层压力地层压力梯度流体余压4油气藏压力与温度4油气藏压力与温度（1）判断流体类型==gP G ρ≈1.0g/cm 3p i =p 0 + G p D0.5~1g/cm 3<0.5g/cm 3水油气¾油藏压力方程的应用：压深曲线斜率即地层压力梯度：gG L p ρ=4油气藏压力与温度（2）计算新井原始地层压力si p p p −=∆p i =p 0 + G p D开发老井实测地层压力为井点静压p s ，非原始地层压力由原始地层压力方程计算新井D 处原始地层压力: p i计算新井D 处地层压力下降:加密油井4油气藏压力与温度（3）判断压力系统平面上油井之间是否连通，即是否属于同一个压力系统，可以根据测压资料求得的压深关系方程进行判断（平面上井排间）。