油层物理课件 第二章 储层岩石的物理特性(共三章)
合集下载
油层物理基础PPT课件
二 油层物理的研究对象
储运工程 采油工程 油藏工程
用户
对整个油气藏的认识
Gas
GOC
Oil
取一小块岩 心出来研究
WOC
Water
第3页/共142页
三 油层物理学的研究内容
粒
基质
单间
重孔 介隙
裂缝
质介 质
溶洞
裂裂双 缝缝重 孔溶多 隙洞重 介介介 质质质
岩石骨架
孔隙(含有Gas、Oil、Water等)
第5页/共142页
五 油层物理学与其它课程的关系
数学 物理学 有机化学 物理化学 表面化学 流体力学
油藏物理学
渗流力学 油藏工程 采油工艺原理 油藏数值模拟 现代试井分析 提高原油采收率原理 采油新技术 油井增产措施
自我体会：学好油藏物理是学好其它专业课程的基础！！！
第6页/共142页
六 油层物理学的特点及学习方法
第一章 绪 论
一、 什么叫油层物理学? 二、 油层物理的研究对象. 三、 油层物理学的研究内容. 四、 油层物理学的发展历史. 五、 油层物理学与其它课程的关系. 六、 油层物理学的特点及学习方法. 七、 油层物理学的授课计划. 八、 主要参考书目. 九、 课堂要求及考核方式.
第1页/共142页
一 什么叫油藏物理学?
第17页/共142页
4 石油中的非烃类化合物
含氧化合物
环烷酸,脂肪酸,苯酚等Fra bibliotek石油含硫化合物
硫化氢,硫醇,硫醚,噻吩等
含氮化合物
吡咯,吡啶,喹啉,吲哚,咔唑等
胶质与沥青
高分子杂环硫,氧,氮化合物, 具有较高的表面活性
第18页/共142页
5 原油的分子量、含蜡量及胶质、沥青含量
油层物理学 第二章 油气藏流体的物理特性
§2.1 油气藏烃类的相态特征 1、石油的组成
★
烷烃 环烷烃 芳香烃
C5～C16
★
含氧化合物：
★
苯酚、脂肪酸 硫醇、硫醚、噻吩 吡咯、吡啶、喹啉、吲哚 胶质、沥青质
含硫化合物：
★
其它化合物
含氮化合物：
Hale Waihona Puke 高分子杂环化合物：§2.1 油气藏烃类的相态特征 石油的分类
少硫原油 含硫量 含硫原油 >0.5% 少胶原油 胶质沥青质含量 胶质原油 多胶原油 < 8％ 8～25％ >25％ <0.5%
三区：液相区、气相区、气液两相区
乙烷（占96.83%摩尔）-正庚烷的P-T图
三线：泡点线、露点线、气液等条件线 三点：临界点、临界凝析压力点、临界凝析温度点
§2.1 油气藏烃类的相态特征
双组分烃相图 （P-T图）
戌烷和正庚烷（占总重量的52%）的P-V图
§2.1 油气藏烃类的相态特征
双组分烃相图 （P-T图）
1.天然气的化学组成 低分子烃：甲烷（CH4）占绝大部分（70%—80%），乙烷（C2H6）、丙 烷（C3H8）、丁烷（C4H10）和戊烷（C5H12）的含量不多。 非烃类气体：硫化氢（H2S）、硫醇（RSH）、硫醚（RSR）、二氧化碳 （CO2）、一氧化碳（CO）、氮气（N2）及水气（H2O）。
油气藏类型
低收缩原油
液态烃比重
>0.802
原始油气比 （标准米3/米3）
<178
高收缩原油
凝 析 气 湿 干 气 气
0.802—0.739
0.780—0.739 >0.739 /
178—1425
1425—12467 10686—17810 /
油层物理总结
第一章 储层岩石的物理特性
4.渗透率 ：Darcy公式，滑脱效应，测定 绝的原 渗透率K： 公式， 渗透率 公式 滑脱效应，测定K 理、条件及影响因素 5.饱和度 ：概念、Swi、Soi、Sor，∑Si＝100％、 饱和度S：概念、 饱和度 ％ 影响因素及测定方法。 影响因素及测定方法。 6.表征体积单元，物性参数平均值求法(算术平均、 表征体积单元，物性参数平均值求法 算术平均 算术平均、 表征体积单元 加权平均、按物理过程平均) 加权平均、按物理过程平均 7.胶结物：胶结物及胶结类型，敏感性（类型、敏 胶结物：胶结物及胶结类型，敏感性（类型、 胶结物 感性矿物)，敏感性评价方法(速敏 水敏、盐敏、 速敏、 感性矿物 ，敏感性评价方法 速敏、水敏、盐敏、 酸敏) 酸敏
第二章 储层流体的物理特性
1.油、气、水的高压物性：Bi、μi、Ci (i=o、g、w) 油 水的高压物性： 、 、 概念、确定方法、 概念、确定方法、影响因素 2.油：Rs、Bt概念、确定方法、影响因素 油 概念、确定方法、 3.气：Z概念、物理意义、确定方法、对应状态原 气 概念、 概念 物理意义、确定方法、 天然气组成的表示方法、相对密度、 理、天然气组成的表示方法、相对密度、天然气 偏差系数状态方程 4.水：Rw，特点（溶解了大量的盐）、矿化度、硬 水 特点（溶解了大量的盐）、矿化度、 ）、矿化度 度、水型的分类和判断
第三章 多相流体的渗流机理
4. 水驱油的非活塞性 ， 珠泡效应 ， 贾敏效应 多 水驱油的非活塞性， 珠泡效应， 贾敏效应(多 相渗流阻力大于单相的主要原因)， 相渗流阻力大于单相的主要原因 ， 微观渗流 机理→指进现象 机理 指进现象 5.相对渗透率曲线 ： Ki、 Kri、 λi 、 M 、 fw 概念 ， 相对渗透率曲线： 、 fw概念 概念， 相对渗透率曲线 、 λi、 Kri曲线测定 稳定法原理、步骤 ，影响因素、 曲线测定(稳定法原理 步骤)，影响因素、 曲线测定 稳定法原理、 曲线特征及其应用
石油工程导论-第三章 油藏岩石的物理性质
第三节 油藏流体饱和度
二、束缚水饱和度
1. 束缚水
分布和残存在岩石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，不可流动的水。
2. 束缚水饱和度Swc
单位孔隙体积中束缚水所占的比例。
第三节 油藏流体饱和度
二、束缚水饱和度-影响因素分析
①岩石的孔隙结构 岩石孔隙小，连通性差，束缚水饱和度大。
石油工程导论
油 田 开 发 程 序
勘探
油藏岩石与流体的物理性质
油藏地质模型
油藏工程设计
采油工程设计
钻井工程设计
地面工程设计
总体经济评价
方案决策
钻井工程 + 地面工程
油田开发
采油工程 油藏动态监测与分析
油田开发动态调整 油田开发结束
第二章 油藏岩石的物理性质
孔隙度和饱和度 压缩系数 渗透率 润湿性和油水的微观分布
孔隙度(%) 储层评价
储层岩石(砂岩)孔隙度评价
<5 5～10 10～15
极差 差
一般
15～20 好
20～25 特好
第三节 油藏流体饱和度
一、油藏流体饱和度
定义： 单位孔隙体积中流体所占的比例。
Sl
Vl VP
Vl
V f
So Sw Sg 1
( l = o，w，g )
(同一油藏，同一时刻)
勘探阶段：原始饱和度 开发阶段：目前饱和度
硅酸盐 (胶结最结实)
● 胶结类型：
（1）基底胶结 （2）孔隙胶结 （3）接触胶结 （4）杂乱胶结
第二节 油藏岩石的孔隙性
一、储层岩石的孔隙和孔隙结构
1. 孔隙 岩石中未被碎屑颗粒、胶结物或其它固
体物质充填的空间。
油藏地质学第2章储集层
尼日利亚尼日尔河三角洲与油田分布图
障壁岛
㈣ 沿岸堤坝砂岩体 1. 形成：海（湖）沿岸地区（岸外砂坝、堤坝、障壁岛） 2. 岩石特征：以中、细砂岩为主，分选磨园好，物性好 3. 分布形态：平面呈狭长带状或串珠状沿海岸线延伸
剖面呈底平顶凸的透镜体 4. 实例：美国 堪萨斯州 契洛期带状油田
蒙大拿州 钟溪油田
扇顶砾为主，分选差。 5.规模大小：最大的可达几百公里，厚度几千米 6.油田实例：克拉玛依 T（三叠） 克拉玛依组油层
点砂坝
河流砂体 （曲流河）
㈡ 河流砂岩体（Fluvial sandstone） 1.形成条件：长期沉降、气候潮湿，河流发育的冲积平原
2.分布形态：形态极不规则，平面上呈条带状、蛇曲状、树 枝状、网状. B.剖面上，呈顶平底凸的透镜状，底砾顶泥的二 元结构。
Mz＝（P25＋P75）／2 ⑶ 分选系数：So＝P25／P75
分选好：1—2.5； 分选中：2.5—4； 分选差： ＞4.0。
㈢ 碎屑颗粒的排列方式和磨园度 1. 排列方式
最紧密排列： Ф理＝25.9%； 中等排列： Ф理：25.9%～47.6％； 最不紧密的排列： Ф理＝47.6％。 说明：排列越疏松，孔隙半径越大，连通性越好，渗 透率越大。
(据D.C.Beard & P.K.Weyl,1973)
人工混合沙的孔隙度
人工混合沙的渗透率(达西)
分选差的砾岩、粗砂岩，Ф小，储集物性差； 分选较好的中－细砂岩，Ф较高，储集物性较好； 分选最好的粉砂岩，绝对Ф高，Фe小，储集物性差。
风成砂＞海滩砂＞河流砂＞洪积砂＞冰川砂
粒度参数和颗粒分选参数描述： ⑴ 粒度中值：Md＝P50 ⑵ 平均粒径：
sands) C 前三角洲亚相：
第二章 油气藏岩石 西南石油油藏工程课件
abs=Vpt/Vb
abs> eff
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
通常
~ eff
Vs Vp Vb
2.孔隙度测量
Vp+Vs=Vb •Vp 、 Vs 、 Vb 三 个 中 测 量 任 意 二 个
主要有体积法、核磁法、电法、声法、中子法等
煤油法（油测）、压汞法、气测法
3. 孔隙度分级及影响因素
= 0 ~ 25%
> 25%
4. 孔隙度统计（平均）
一个油藏或一口油井做了n块岩心的孔隙度测试分析
•n块岩心， ： min~max •平均孔隙度： ave
•均值
•算术平均
j （常用） n
•几何平均： lnave1n lnj
•调和平均： 1 1 1
ave n j
孔隙度非均匀程度评价
•标准差
(j )2
n
•（1）孔隙度变异系数：V =0~1
kmaxa kmax/k
间接反映渗透率非均质程度
4. 渗透率统计
渗透率与孔隙度不同，孔隙度 是标量，渗透率是向量。渗透率统 计方法的选取与流动方向有一定关 系。
•两种典型地层渗透率的平均方法:
• 一维垂向非均质地层：
地层总厚度： hhj
每小层流量：
qj
Bhjkj
P L
总流量：
q
qj
B
hjkj
平行于沉积方 K好 向， 的垂直于沉积K差 方
K （13~32）K
外界压 （力 岩石骨架受 道压 半实 径， 变K孔 小 ）
流体压力 K
孔隙介质：
增大
r增大
k
r 2 8 2
Kozeny & Karman
abs> eff
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
通常
~ eff
Vs Vp Vb
2.孔隙度测量
Vp+Vs=Vb •Vp 、 Vs 、 Vb 三 个 中 测 量 任 意 二 个
主要有体积法、核磁法、电法、声法、中子法等
煤油法（油测）、压汞法、气测法
3. 孔隙度分级及影响因素
= 0 ~ 25%
> 25%
4. 孔隙度统计（平均）
一个油藏或一口油井做了n块岩心的孔隙度测试分析
•n块岩心， ： min~max •平均孔隙度： ave
•均值
•算术平均
j （常用） n
•几何平均： lnave1n lnj
•调和平均： 1 1 1
ave n j
孔隙度非均匀程度评价
•标准差
(j )2
n
•（1）孔隙度变异系数：V =0~1
kmaxa kmax/k
间接反映渗透率非均质程度
4. 渗透率统计
渗透率与孔隙度不同，孔隙度 是标量，渗透率是向量。渗透率统 计方法的选取与流动方向有一定关 系。
•两种典型地层渗透率的平均方法:
• 一维垂向非均质地层：
地层总厚度： hhj
每小层流量：
qj
Bhjkj
P L
总流量：
q
qj
B
hjkj
平行于沉积方 K好 向， 的垂直于沉积K差 方
K （13~32）K
外界压 （力 岩石骨架受 道压 半实 径， 变K孔 小 ）
流体压力 K
孔隙介质：
增大
r增大
k
r 2 8 2
Kozeny & Karman
（完整版）第三章储层岩石的物理性质
（完整版）第三章储层岩⽯的物理性质第三章储层岩⽯的物理性质3-0 简介⽯油储集岩可能由粒散的疏松砂岩构成，也可能由⾮常致密坚硬的砂岩、⽯灰岩或⽩云岩构成。
岩⽯颗粒可能与⼤量的各种物质结合在⼀起，最常见的是硅⽯、⽅解⽯或粘⼟。
认识岩⽯的物理性质以及与烃类流体的相互关系，对于正确和评价油藏的动态是⼗分必要的。
岩⽯实验分析是确定油藏岩⽯性质的主要⽅法。
岩⼼是从油藏条件下采集的，这会引起相应的岩⼼体积、孔隙度和流体饱和度的变化。
有时候还会引起地层的润湿性的变化。
这些变化对岩⽯物性的影响可能很⼤，也可能很⼩。
主要取决于油层的特性和所研究物性参数，在实验⽅案中应考虑到这些变化。
有两⼤类岩⼼分析⽅法可以确定储集层岩⽯的物理性质。
⼀、常规岩⼼实验1、孔隙度2、渗透率3、饱和度⼆、特殊实验1、上覆岩⽯压⼒，2、⽑管压⼒，3、相对渗透率，4、润湿性，5、表⾯与界⾯张⼒。
上述岩⽯的物性参数对油藏⼯程计算必不可少，因为他们直接影响这烃类物质的数量和分布。
⽽且，当与流体性质结合起来后，还可以研究某⼀油藏流体的流动状态。
3-1 岩⽯的孔隙度岩⽯的孔隙度是衡量岩⽯孔隙储集流体（油⽓⽔）能⼒的重要参数。
⼀、孔隙度定义岩⽯的孔隙体积与岩⽯的总体积之⽐。
绝对孔隙度和有效孔隙度。
特征体元和孔隙度：对多孔介质进⾏数学描述的基础定义是孔隙度。
定义多孔介质中某⼀点的孔隙度⾸先必须选取体元，这个体元不能太⼩，应当包括⾜够的有效孔隙数，⼜不能太⼤，以便能够代表介质的局部性质。
ii p U U U U M i ??=?→?)(lim)(0φ，)(lim )(M M M M '='→φφ称体积△U 0为多孔介质在数学点M 处的特征体元—多孔介质的质点。
这样的定义结果，使得多孔介质成为在每个点上均有孔隙度的连续函数。
若这样定义的孔隙度与空间位置⽆关，则称这种介质对孔隙度⽽⾔是均匀介质。
对于均匀介质，孔隙度的简单定义为：绝对孔隙度：V V V V V GP a -==φ有效孔隙度：VV V V V V nG eP --==φ孔隙度是标量，有线孔隙度、⾯孔隙度、绝对孔隙度、有效孔隙度之分。
油层物理 第二章(孔隙度和孔隙结构)精选ppt
<2mm
粘土杂基的局部溶解 由胶结物及颗粒一起被溶解所致
粒模
颗粒溶解而保留外形
铸模孔
晶模
晶体溶解而保留外形
生物模
生物溶解而保留外形
晶间
如晚期形成的高岭石、白云石等晶体间的孔隙
>2mm 多与表生淋滤作用有关
层间缝、收缩缝 成岩缝及其溶孔 构造缝及其溶孔
沉积作用形成
无方向性、缝细、延伸范围小、有的可见溶蚀 0.01->1mm 现象
组构选择性孔隙——粒间孔
粒间孔
硬石膏充填 粒间孔
鲕粒整理白云岩
粒间孔
26
组构选择性孔隙——粒内孔
S108 10 2/69 粒 内溶孔 （－）4x
1
S108 孔
2
3
10 2/69 粒内溶 S108 10 31/69粒内溶 （－）4x 孔 （－）4x
4
S108 10 39/69 颗粒
边缘溶孔 （－）4x
S107 4 8/15部分 5 充填的生物体腔孔 （－）4整x理
6
S108 9 50/64粒内
溶孔 （－）4x
27
组构选择性孔隙——晶间孔、铸模孔
铸模孔
晶间孔
残余鲕粒结构结晶白云岩
整理
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ细晶白云岩
28
组构选择性孔隙——晶间孔、铸模孔
白云石充填铸模孔产生的晶间孔
硬石膏充填铸模孔
粘结云岩中的铸模孔中被白云石和硬石膏充填
Sarawak 洞穴仓 – 世界上最大 的
600m x 400m x 100 m high
整理
51
古喀斯特与层序边界
整理
52
地表水的渗落洞
油层物理(第二章
1、基本概念
u饱和蒸汽压(vapor pressure)
p 蒸汽 在一个密闭抽空的容器里， 部分充有液体，容器温度 保持一定，处于气液相平 衡时气相所产生的压力称 为饱和蒸气压，体现为气 相分子对器壁的压力。
液 体
1、基本概念
u泡点(bubble point)
开始从液相分离出第一个气泡的气液共存态 u泡点压力(bubble point pressure) 在温度一定的情况下，开始从液相中分离出第 一个气泡的压力。 u露点(dew point) 开始从气相中凝结出第一滴液滴的气液共存态
二、油藏烃类相态表示方法
2、相态的表示方法
(1)物系状态与性质之间的关系 据热力学观点，物系的状态(state)是用物系所 有的性质properties（如组成、温度、压力等）进 行描述的。
物系各性质确定→物系有完全确定的状态
物系状态确定→物系各性质有完全确定的值 →物系的性质又称为“状态函数”(state function)
3、相图的类型
(1)立体相图：三维空间中，描述p、V、T三个状 态变量与相态变化关系的图形。 在油气流体相态研究中，pV-T三维立体相图用于描述 油气藏平面区域上和纵向上 流体相态变化特征的分布规 律，很详尽地表示出各参数 间的变化关系。
3、相图的类型
(2)平面相图 在油气烃类流体相态研 究中，不同的平面相图用 于描述不同的相态参数和 相态特征。
水
H2 O
1、基本概念
u组分(component)
形成体系的各种物质称该体系的各组分，也即物系 中所有同类的分子。
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。
储层岩石的孔隙结构和孔隙性
特殊矿物成分：易形成降低fz 的微观结构
一般规律：
• 矿物吸附性强、粘土矿物含量↑→fff↓；
• •
矿风矿物化物易程表破度面碎高性→、f溶质z 蚀↓、→→敏易f感形z ↑成性；低影渗响透储储层层f；ff；
•矿云物母稳的定片性状、结构特→殊f矿z ↓物； 含量影响储层fz 。
• 黄铁矿、绿泥石等易嵌入孔隙中→ fz ↓
渗透率 ＞2000 500-2000 100-500 10-100 ＜10
＜1
储层评价 特高孔特高渗储层
高孔高渗储层 中孔中渗储层 低孔低渗储层 特低孔特低渗储层
储层岩石的孔隙结构和孔隙性
本节内容
储层岩石的孔隙结构 岩石孔隙度概念 影响孔隙度大小的因素 岩石孔隙度的测定 孔隙度与表征性体积单元 储层岩石的压缩性
第1章2节
（2）几个孔隙度概念
按孔隙性质（大小、储渗能力），可分为：
孔隙度
绝对孔隙度
fz
有效孔隙度
fe
流动孔隙度
fff
关系
公式
岩石中孔隙体积
fz
Va Vb
100%
fe
Ve Vb
100%
f ff
Vff Vb
100%
Va：孔隙总体积
Ve：有效孔隙体积 Vff：与流动的液体体积
相等的孔隙体积
储层岩石的孔隙结构和孔隙性
第1章2节
1. 储层岩石的孔隙类型及组合关系
（1）孔隙类型
按成因 砂岩储层孔隙可分为三类： • 粒间孔：碎屑颗粒间的原生孔隙； • 溶蚀孔：粒间溶孔、粒内溶孔。次生； • 裂缝：成岩改造或构造形变形成的缝隙。次生。
按形态 砂岩孔隙归结为两类： • 孔隙 • 裂缝
一般规律：
• 矿物吸附性强、粘土矿物含量↑→fff↓；
• •
矿风矿物化物易程表破度面碎高性→、f溶质z 蚀↓、→→敏易f感形z ↑成性；低影渗响透储储层层f；ff；
•矿云物母稳的定片性状、结构特→殊f矿z ↓物； 含量影响储层fz 。
• 黄铁矿、绿泥石等易嵌入孔隙中→ fz ↓
渗透率 ＞2000 500-2000 100-500 10-100 ＜10
＜1
储层评价 特高孔特高渗储层
高孔高渗储层 中孔中渗储层 低孔低渗储层 特低孔特低渗储层
储层岩石的孔隙结构和孔隙性
本节内容
储层岩石的孔隙结构 岩石孔隙度概念 影响孔隙度大小的因素 岩石孔隙度的测定 孔隙度与表征性体积单元 储层岩石的压缩性
第1章2节
（2）几个孔隙度概念
按孔隙性质（大小、储渗能力），可分为：
孔隙度
绝对孔隙度
fz
有效孔隙度
fe
流动孔隙度
fff
关系
公式
岩石中孔隙体积
fz
Va Vb
100%
fe
Ve Vb
100%
f ff
Vff Vb
100%
Va：孔隙总体积
Ve：有效孔隙体积 Vff：与流动的液体体积
相等的孔隙体积
储层岩石的孔隙结构和孔隙性
第1章2节
1. 储层岩石的孔隙类型及组合关系
（1）孔隙类型
按成因 砂岩储层孔隙可分为三类： • 粒间孔：碎屑颗粒间的原生孔隙； • 溶蚀孔：粒间溶孔、粒内溶孔。次生； • 裂缝：成岩改造或构造形变形成的缝隙。次生。
按形态 砂岩孔隙归结为两类： • 孔隙 • 裂缝