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油藏物理第一章(地层油水的 性质)

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第一章__油层物理性质及渗流规律

第一章__油层物理性质及渗流规律
三、向井流动特性
2Kh( Pc Pwf ) qsc re Bo (ln S ) rw
K：油层有效渗透率 H：油层有效厚度
：地层原油粘度
（1.3.2）
（1.3.2）是油层以及油井动态分析的一个基本公式
Rw:井的完井半径
S：井壁阻力系数 Pe:油层压力 Pwf:井底流压
Re：供油面积半径:
K-岩石的渗透率，μm2
第一章 油层物理性质及渗流规律
§1.2 储层岩石物理性质
四、毛细管性质
1.表面张力：两种流体接触面上由于流体分子间引力不平衡引起 的界面张力
油水表面张力范围：20-40mN/m
2.岩石润湿性：当两种非混相流体同时呈现于固相介质表面 时，某一流体相优先润湿固体表面的能力 3.毛管压力：多孔介质的微细毛管中，跨越两种非混相流体弯
第一章 油层物理性质及渗流规律
§1.2 储层岩石物理性质
一、孔隙度φ
定义：岩石本身的空隙体积与岩石体积之比值 Φ=VΦ∕V= VΦ/(Vφ+VG)
Φ-孔隙度， VΦ-空隙体积cm3 ，VG-骨架体积，cm3
流动孔隙度：与含油岩石中流动着的流体体积相等的空隙体积
与岩石体积比值
二、饱和度SO 束缚水饱和度SWi,自由水或可动水饱和度SWm So+Sw+Sg=1
二、地层原油的性质参数
1.泡点压力Pb； 2.溶解气油比Rs； 3.原油的压缩系数Co；
第一章 油层物理性质及渗流规律
§1.1 油层流体物性
二、地层原油的性质参数（续）
4.原油的密度ρo； 5.原油的粘度μo ； 6.原油地层体积系数Bo；
7.总体积系数Bt；
三、地层水的性质参数
1.地层水的粘度μg； 2.地层水的体积系数Bw和密度ρw； 3.溶解气水比Rw； 4.地层水的压缩系数Cw；

油层物理

油层物理

第一章 储层流体的物理特性
第一节 油气藏烃类的相态特征 1.油气藏烃类的化学组成和分类 1.1 石油的化学组成 石油=烷烃+环烷烃+芳香烃+少量烃类的氧、硫、 氮化合物。 其中：CnH2n+2最多。 原油中的胶质、沥青质：是高分子杂环烃的氧、硫、 氮化合物。 对原油的颜色、密度、粘度影响较大。 油井中的蜡=石蜡+原油+胶质沥青质+泥沙 含蜡量越高，结蜡温度越高，凝固点越高。
第一章 储层流体的物理特性
第一节 油气藏烃类的相态特征 3.单、双、多组分体系的相图 ⑶单组分烃P-T相图的特点
①单一上升的曲线（饱和蒸气压线）； ②曲线上方为液相区，右下方为气相 区，曲线上任意点为两相区； ③C点为临界点，是两相共的最高压力 和最高温度点。 ④随分子量的增加，曲线向右下方偏 移。
第二章 储层流体的物理特性
2. 相态方程
第二节 油气系统的溶解与分离
用途：可以从数量上确定某一压力、温度下从油中分出的油、气量 的多少及油、气组成；判断油气藏的相态。
2.1 推导：
混合物组成已知，且 在某一压力温度下达到 平衡：
第二章 储层流体的物理特性
2. 相态方程
第二节 油气系统的溶解与分离
第一章 储层流体的物理特性
第一节 油气藏烃类的相态特征 3.单、双、多组分体系的相图 ⑵单组分烃p-v相图的特点
随温度升高，由气→液时， 体积变化减小； 临界点C处：由气→液，体 积没有明显的变化。
临界点处：气、液的一切性 质（如密度、粘度等）都相同 。其压力、体积、温度记为： Pc、Vv、tc。 当t＞tc时，气体不再液化。
取1mol油气混合物，使其在 某一温度t、压力p下达到平衡：

油层物理-储层流体的物理性质

油层物理-储层流体的物理性质

四、典型油气藏的相图
(108m3)
500 450 400 350 300 250
200 165.4
150 100
50 0
美国
432.44
5.65
加拿大
委内瑞拉
4
前苏联
13
中国
稠油资源（摘自第七届重油及沥青砂国际论文集）
四、典型油气藏的相图
(108m3)
3000
2814
2500
2000
1500
1211
p地,T地 p分,T分
特点：
地层条件点位于露点线外侧，储层 （地下）内不会有液烃产生，为气 体。
油气分离器条件点位于两相区内， 地层条件点和分离器条件点的连线 穿过两相区。
析出的液体油为浅色轻质油， <0.78），RS>26700m3/m3。
四、典型油气藏的相图
（3）凝析气藏
p地,T地
p分,T分
特点：
（b）平面相图
L p
C
V T
固定一个参变量， 改变其它两个参数， 即可得到 平面相图。
二、油藏烃类的相态表示方法
（c）三角相图 适用于温度、压力一定，而组成变化的情况。
C2~C6
2
60
30
60
30
1
3
C1
C
C7+
三、油藏烃类的相态特征 1.单组分体系的相态特征
压力（0.1MPa）
C
液体
F
蒸 汽
G
思考：油气藏开采过程穿过两相区时，地层中流体的相态变化
五、试说明油气藏相图的应用
1.判断油藏的类型； 2.选择合理的开发条件； 3.预测地层油的饱和压力； 4.提出提高原油采收率的方法。

油藏物理第一章(地层油水的 性质)

油藏物理第一章(地层油水的 性质)

(2)当地层压力降低到地面大气压时，油中溶解气全部脱出，Rs＝0；此时，
Bg＝1，Bo＝1，故得出Bt＝1+Rsi，此时Bt为最大值。 (3)由于Bo、Bg、Rs均为压力P的函数，Bt也是压力的函数， Bt-P关系曲线如
图4—3中虚线所示。
第四章 地层流体的高压物性

111
Petro-Physics
油层物理学
中国石油大学（北京）
四、地层原油的压缩系数
所谓原油压缩系数是指地层油体积随压力的变化的变化率。
在等温条件下原油的压缩系数：
1 V f 1 V f 1 Vb V f Co ( )T V f P V f P V f Pb P
1 Bob Bo Co Bo Pb P
Bt
V f ( Rsi Rs )Vos Bg Vos

Vf Vos
( Rsi Rs ) Bg Bo ( R si R s ) Bg
(1)当地层压力大于或等于饱和压力 (即 P≥Pb)时， Rs＝ Rsi ，使 Rsi—Rs＝ 0， 则Bt＝Bob，即两相体积系数等于单相油体积系数。
地层水是与石油天然气紧密接触的地层流体， 边水和底水常作为驱油的动力，而束缚水尽管不 流动，但它在油层微观孔隙中的分布特征直接影 响着油层含油饱和度。
了解地层水的性质和组成具有如下意义： （1）可以判断边水流向、判断断块的连通性， 分析油井出水原因； （2）研究注入水的配伍性、分析储层伤害原 因和程度（如结垢）； （3）为油田污水处理及排污设计的提供依据。 （4）根据油田水型判断沉积环境。
层油体积的换算。
（2）收缩率定义为 (V f Vos ) / V f ( Bo 1) / Bo 。从 反应了原油采至地面后体积的收缩

石油大学 油层物理课件 -第一章(1) 相态

石油大学 油层物理课件 -第一章(1) 相态

第一节 储层烃类系统的相态
2、油藏烃类的相态特性
(phase behavior of hydrocarbon)
相图
2、油藏烃类的相态特性
2.1 单组分体系的相态特征
(phase behavior of hydrocarbon)
P 1( 气 )
P2 ＝ P 露
P2
P2
P2 ＝ P 泡
P3( 液 )
F ( p, T , v ) = 0
相态方程 相图： 用来表示相态方程的图形。 相图： 用来表示相态方程的图形。
油田开发中最常用的是： 相图。 油田开发中最常用的是：p—T相图。 相图
第一节 储层烃类系统的相态
2、油藏烃类的相态特性
(phase behavior of hydrocarbon)
相图
储层烃类一般有气 三种相态； 通常： 储层烃类一般有气、液、固三种相态；
第一节 储层烃类系统的相态
2、油藏烃类的相态特性
(phase behavior of hydrocarbon)
相图
某一个体系的相态是压力(p)、温度 和比容 的函数： 和比容(v)的函数 某一个体系的相态是压力 、温度(T)和比容 的函数：
性质 原油 大庆S区 大庆 区 胜利T区 胜利 区 孤岛G层 孤岛 层 大港M层 大港 层 克拉玛依 玉门L层 玉门 层 江汉W区 江汉 区 辽河C区 辽河 区 川中油田 任丘P层 任丘 层 相对密 度D420 0.8753 0.8845 0.9547 0.9174 0.8699 0.8530 0.9744 0.9037 0.8394 0.8893 运动粘度 /(cm2/s) 50 ℃ 70℃ ℃ 17.40 37.69 427.5 51.97 19.23 12.9 37.4 12.3 63.5 17.95 157.5 25.55 62.2* -

石油大学 油层物理课件 第一章(4)油水

石油大学 油层物理课件 第一章(4)油水

Rs =
V gs Vos
1 m3
第四节 地层油的高压物性
一、地层油的溶解气油比
gassolution gas-oil ratio
不同的脱气方式，分出的气量不同，因此测得的气油比 不同，石油行业标准规定，以一次脱气为准。 Rsi－ Rsi－表示原始状态下的溶解 气油比。 气油比。 平均生产气油比Rp Rp： 平均生产气油比 Rp ： 累积产 气量( 气量 ( 标 m3) 与累积产油量的 比值。 比值。 一油藏原油储量为N( N(地 例 ： 一油藏原油储量为 N( 地 原始溶解气油比 溶解气油比R 面 )m3 ， 原始 溶解气油比 Rsi 标 求储气量G( G(标 m3/m3，求储气量G(标m3) ？
9
第四节 地层油的高压物性
5、地层油的粘度 、地层油的粘度(viscocity of oil) (4)压力的影响： 压力的影响：
第四节 地层油的高压物性
5、地层油的粘度 、地层油的粘度(viscocity of oil)
某些油田原油物性参数
油田名称 大庆油田某层 华北油田某层 胜利油田某层 中原油田某层 罗马什金(俄) 油层温度 (℃) 45 90 65 109 40 油层压力 (MPa) 7～12 16 23 37 17 泡点压力 (MPa) 6.4～11 13 19 24.6 8.5 溶解气油 比(m3/m3) 45 7 27.5 69 58.4 体积系数 1.09～1.15 1.10 1.0955 1.21 1.17 收缩率 (%) 8.3～13 8.5 8.4 17.4 14.5 压缩系数 (MPa-1) 7.7×10-4 10.4×10-4 7.3×10-4 18.3×10-4 11.4×10-4
of
+ V V

（完整版）油层物理

（完整版）油层物理

（完整版）油层物理油层物理第⼀章（）⼀、掌握下述基本概念及基本定律1. 粒度组成：构成砂岩的各种⼤⼩不同颗粒的重量占岩⽯总重量的百分数。

2. 不均匀系数：累积分布曲线上累积质量60%所对应的颗粒直径d60 与累积质量10%所对应的颗粒直径d10。

3. 分选系数：⽤累积质量20%、50%、75%三个特征点将累积曲线划分为4 段，分选系数S=（d75/d 25）^（1/2）4. 岩⽯的⽐⾯（S、S p、S s）：S：单位外表体积岩⽯内孔隙总内表⾯积。

Ss：单位外表体积岩⽯内颗粒⾻架体积。

Sp:单位外表体积岩⽯内孔隙体积。

5. 岩⽯孔隙度（φa、φe、φf）：φa：岩⽯总孔隙体积与岩⽯总体积之⽐。

φe：岩⽯中烃类体积与岩⽯总体积之⽐。

φf：在含油岩中，流体能在其内流动的空隙体积与岩⽯总体积之⽐。

6. 储层岩⽯的压缩系数:油层压⼒每降低单位压⼒，单位体积岩⽯中孔隙体积的缩⼩值。

7. 地层综合弹性压缩系数：地层压⼒每降低单位压降时，单位体积岩⽯中孔隙及液体总的体积变化。

8. 储层岩⽯的饱和度（S0、S w、S g）：S0：岩⽯孔隙体积中油所占体积百分数。

S g;孔隙体积中⽓所占体积百分数。

S w：孔隙体积中⽔所占体积百分数9.原始含油、含⽔饱和度（束缚⽔饱和度）S pi、S wi ：s p i :在油藏储层岩⽯微观孔隙空间中原始含油、⽓、⽔体积与对应岩⽯孔隙体积的⽐值。

S wi: 油层过渡带上部产纯油或纯⽓部分岩⽯孔隙中的⽔饱和度。

10. 残余油饱和度：经过注⽔后还会在地层孔隙中存在的尚未驱尽的原油在岩⽯孔隙中所占的体积百分数。

11. 岩⽯的绝对渗透率：在压⼒作⽤下，岩⽯允许流体通过的能⼒。

12. ⽓体滑脱效应：⽓体在岩⽯孔道壁处不产⽣吸附薄层,且相邻层的⽓体分⼦存在动量交换，导致⽓体分⼦的流速在孔道中⼼和孔道壁处⽆明显差别13. 克⽒渗透率：经滑脱效应校正后获得的岩样渗透率。

14. 达西定律：描述饱和多孔介质中⽔的渗流速度与⽔⼒坡降之间的线性关系的规律。

第一章 储层流体的物化性质-

第一章 储层流体的物化性质-

单位：体积百分数
产自油井的气 50~92 5~15 2~14 1~10 痕迹~5 痕迹~3 无~0.5 痕迹~4 无~痕迹~6
第四节 油气藏分类
一、分类方法一
油气藏
油藏 黑油油藏 轻质油油藏 气藏 凝析气藏 气藏
重 油 油 藏
一 般 黑 油 油 藏
高 收 缩 油 油 藏
挥 发 油 油 藏
富 凝 析 气 气 藏
Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HCO3-、SO4-2等
2.离子毫克当量浓度
离子毫克当量浓度等于某离子的浓度除以该离子的当量
例如，已知氯离子 (Cl—) 的浓度为7896mg/L，而氯离子的化合当量 ＝35.3，则氯离子的毫克当量浓度＝7896/35.3＝225.6毫克当量/升
第五节 地层水的化学组成与性质

Na K 1 Cl


Cl Na K 1 Mg 2
Cl Na K 1 Mg 2




按含 蜡量分
少 蜡 原 油 1
含 蜡 原 油 1 2 高 含 蜡 原 油 2 凝析 油 密 度 0 82
按关键 组分分
石 蜡 基 原 油 0 82 0 89 混 合 基 原 油 0 89 环 烷 基 原 油 > 0 93 .
按原油 密度分
轻 质 原 油 < 中 质 原 油 0 85 5 0 93 4 重 质 原 油 > 0 93 4 .
四、其它分类方法（按埋深分）
浅层油气藏——埋深小于1500m 中深层油气藏——埋深1500~2800m 深层油气藏——埋深2800~4000m 超深层油气藏——埋深大于4000m

油气藏动态分析： 油田水物性分析

油气藏动态分析： 油田水物性分析

NaNaK K Cl Cl 1
1
Cl CNla NKa K Mg 2 Mg 2 1
1
Cl CNla NKa K Mg 2 Mg 2 1
1
氯 化氯钙化型钙 型 氯 化氯镁化型镁 型
深 层深封层闭封环闭境环 境 海 洋海环洋境环，境海，水海 水
1.1.3油田水物性分析
④地层水的压缩系数随水的矿化度升高而降低。
1.1.3油田水物性分析
谢谢欣赏
二、油田水的化学组成
3.地层水的硬度
定义：指地层水中钙、镁等二价阳离子含量的大小。
在使用化学驱时,若水的硬度太高,注入化学剂会产生沉淀而影响驱替效 果。所以，在油田生产中必须对地层水的矿化度、硬度有清楚的认识。
1.1.3油田水物性分析
三、油田水的类型
分类分思类路思：路根：据根水据中水Na中+N（a包+（括包K+括）K和+）Cl和-的C当l-的量当比量，比利，用利水用中水正中负正离负子离的子化的合顺 序，化以合水顺中序某，种以化水合中物某出种现化的合趋物势出而现命的名趋水势型而。命名水型。
1.1.3油田水物性分析
四、油田水的高压物性
3.天然气在地层水中的溶解度
定义：指在地层压力、温度条件下,单位体积地面水所溶解的天然气体 积,单位是m3/m3。
天然气在地层水中的溶解度远远小于在地层油中的溶解度。
1.1.3油田水物性分析
四、油田水的高压物性
4.地层水的体积系数
定义：地层水的体积系数是地层水在地层条件下的体积与其在地面条件下的体积比。
四种水型：
四种水型：
当 量当比量 比
苏 林苏成林因成系因数系划数分划水分型水 型
成 因成系因数系 数 水 水型 型

石油大学 油层物理课件 -第一章(1) 相态

石油大学 油层物理课件 -第一章(1) 相态

等压液化 等压汽化
2、油藏烃类的相态特性
(phase behavior of hydrocarbon)
2.1 单组分体系的相态特征
泡点线 液相区 临界点 泡点 饱和蒸汽压线 气液两相区 露点线 露点 气相区
★单调曲线
体系中两相共存 ★极值点 的压力和温度点。 的压力和温度点。 体系中两相共 ★存的最高压力 三个区 和最高温度点。 和最高温度点。 开始从液相中分离 开始从气相中凝结 出第一批气泡时的 出第一批液滴时的 压力、温度。 压力、温度。
单组分烃特点：泡点压力＝露点压力。 单组分烃特点：泡点压力＝露点压力。
一线
饱和蒸汽压线 气液两相共存的压力、温度点组成的线 气液两相共存的压力、 泡点线 液相中分离出气泡时压力、 液相中分离出气泡时压力、温度点组成的线 露点线 泡点 露点 临界点
气相中凝结出液珠时压力、 气相中凝结出液珠时压力、温度点组成的线 AC线上的点，也称饱和压力点 线上的点，也称饱和压力点 线上的点 饱和压力 AC线上的点 线上的点 C点，气液两相共存的最高压力、最高温度点 点 气液两相共存的最高压力、 油藏 气藏 油气藏
第一节 储层烃类系统的相态
2、油藏烃类的相态特性
(phase behavior of hydrocarbon)
相图
2、油藏烃类的相态特性
2.1 单组分体系的相态特征
(phase behavior of hydrocarbon)
P 1( 气 )
P2 ＝ P 露
P2
P2
P2 ＝ P 泡
P3( 液 )
储层烃类一般有气 三种相态； 通常： 储层烃类一般有气、液、固三种相态；
第一节 储层烃类系统的相态
2、油藏烃类的相态特性

1[1][1].1 油藏描述的主要内容、方法、手段

1[1][1].1 油藏描述的主要内容、方法、手段

立典型对比剖面；
③ 编制地质构造剖面图； ④ 划分油水界面，建立油水剖面图、油藏构造剖 面图、 地层栅状图或油层栅状图； ⑤ 划分出开发层组和开发层系。
第一章 绪论
第一节
油藏描述的主要内容、方法、手段
一、油藏描述的内容
（2）构造 ① 构造研究的目的是将油田构造（形态、幅度、产状、 闭合高度、闭合面积）和断层（性质、断距、产状、 封闭情况）特征搞清楚。 ② 在勘探阶段概略描述时，主要依靠地球物理（主要 是地震）和少数钻井、测井资料； 在开发阶段详细或精细描述时，则主要依靠钻井、 测井资料，参考部分地震与试油、试采资料。 ③ 绘出构造等高线图、构造横剖面图、构造发育史图。 为了使构造具立体感，还可以绘制立体构造图。
第一章 绪论
第一节
油藏描述的主要内容、方法、手段
二、油藏描述阶段的划分
4.方案实施阶段 根据开发方案设计，钻成第一期开发井网(或基础井网) 后，即进入方案实施阶段。 主要任务： 制定射孔原则、确定注采井网、编制配产方案、预测开 发动态、修正开发指标 基础资料： 基础井网测井 主要研究内容： 砂层组顶面构造、小层划分对比、小层沉积微相研究、 建立储层静态模型、流体性质与分布、储量复算
第一章 绪论
第一节
油藏描述的主要内容、方法、手段
一、油藏描述的内容
（9）渗流特征
此处的渗流特征是一种静态特征，即储 层岩石与地层流体（油、气、水）接触后， 它的界面性质、渗流特性，如润湿性、毛细 管压力与相渗透率、驱油效率等。
第一章 绪论
第一节
油藏描述的主要内容、方法、手段
一、油藏描述的内容
（10）能量与驱动
第一章 绪论
第一节
油藏描述的主要内容、方法、手段

油藏工程第1章小结1

油藏工程第1章小结1

油藏按渗透率分类
分类
高渗油藏 中渗油藏 低渗油藏 特低渗油藏 致密油藏
绝对渗透率（10-3µm2）
＞50050～500源自10～501～10
＜1
气藏按渗透率分类
分类
高渗气藏 中渗气藏
有效渗透率（10-3µm2） ＞50
10～50
低渗气藏 致密气藏 0.1～10 ＜0.1
绝对渗透率（10-3µm2） ＞300
作业（选做1题）：
1.某油藏含油面积20km2，油层有效厚度25m，储集层孔隙度为0.15，岩石束缚水 饱和度为0.25，地面脱气原油密度为0.85g/cm3，原始溶解气油比为100m3/m3，地 层原油体积系数为1.20，试计算油藏的地质储量、储量丰度和单储系数，并对其 进行评价；若原油采收率为30%，问油藏的可采储量是多少？
1、常用概念
第1章小结
渗透率：有压力差时岩石允许液体及气体通过的性质成为岩石的渗透性，渗透率是 岩石渗透性的数量表示。表征了油气通过地层岩石流向井底的能力。 绝对渗透率：绝对或物理渗透率是指当只有任何一相（气体或单一液体）在岩石孔 隙中流动而与岩石没有物理化学作用时所求得的渗透率。通常则以气体渗透率为代 表，又简称渗透率。（加覆压时测定的渗透率为覆压渗透率，或地层渗透率） 相（有效）渗透率与相对渗透率：多相流体共存和流动于地层中时，其中某一相 流体在岩石中通过能力的大小，就成为相渗透率或有效渗透率。某一相流体的相对 渗透率是指该相流体的有效渗透率与绝对渗透率的比值。
流动系数=油层有效渗透率*油层有效厚度/地层原油粘度 流动系数越大，原油在地层中流动性能越好。 流度：是储层指渗透率与流体流度的比值
地质储量：地下油层中所储藏石油的总数量称地质储量。 可采储量：在现有经济和技术条件下，从油气藏中能采出的那一部分油气量。 剩余可采储量：油田的可采储量减去目前已采出的累计油量。

第一章 油藏流体的物理性质.

第一章 油藏流体的物理性质.
乙烷的P-V相图（Brown，1948）
3）单组分烃P-T相图特点
饱和蒸汽压线为单一上 升的曲线。 划分为三个区：液相区、 气相区和两相区 C点为临界点，是两相 共存的最高压力和最高 温度点。 随分子量的增加，曲线 向右下方偏移。
单组分烃的相图 (Standing, 1952)
相图应用：根据P和T，判断单组分烃所处的相态
两组分混合物的临界压力一般 高于两纯组分的临界压力，临 界温度居于两纯组分的临界温 度之间
乙烷-正庚烷不同组成时的P-T相图 （Brown,1948)
特点： 两组分的相对分 子质量差别越大， 临界点的轨迹线 包围的面积越大
双组分烷烃体系临界点轨迹曲线 （Brown,1948)
3.3 多组分烃相图
3）单组分烃P-T相图特点
常见流体的饱和蒸汽压曲线
3）单组分烃P-T相图特点
烷烃的饱和蒸汽压曲线 1－CH4；2－C2H6；3－C3H8；4－iC4H10；5－nC4H10；6－iC5H12； 7－nC5H12；8－C6H14；9－C7H16；10－C8H18；11－C9H20；12－C10H22
油藏岩石的物理性质
饱和多相流体的油藏岩石的物理性质
提高原油采收率的机理
特点：概念多；实验性强；较抽象
课程参考书：
洪世铎 《油层物理基础》 何更生 《油层物理》
罗蛰谭 《油层物理学》
秦积舜 《油层物理学》
第一章 油藏流体的物理性质
油层：能储集油气、并能让油气在其中流动的多孔介质
临界凝析温度：两组分 体系中限制两相共存的 最高温度，体系温度高 于该温度，无论压力多 大，体系也不能液化。
临界凝析压力：两组分 体系中限制两相共存的 最高压力，体系压力高 于该压力，无论温度如 何变化，体系也不能气 化。

第一章 油藏岩石和流体的基本物理性质及其渗流特性

第一章 油藏岩石和流体的基本物理性质及其渗流特性
1 Co = − Vof ∂Vof ∂P 1 ∆Vof = Vof ∆P T
式中： Vof为地层油的体积，m3； P为压力，MPa。
4．地层油的粘度和密度
地层油处于高温高压下，且溶有大量的天然气，因此地层油的粘 度和密度与地面脱气原油相比，差别较大。地层油的密度要比地面脱 气油低3～10％；油的粘度对温度极其敏感，温度增加，粘度大幅度 降低，因此，地层油的粘度比地面脱气油低的多。但不同油藏的油， 由于其组成不同，粘度相差很大，重组分越多，粘度越大。
可以看出：它们的共同特点是在泡点压力Pb处，曲 线有转折点。这是由于当压力高于泡点压力时，地下 原油处于单相状态，压力增加纯粹是油的压缩，故粘 度及密度均增加；当压力低于泡点压力时，气从油中 分出，故压力越低．油的粘度和密度越高。从地层油 的各种物性与压力的关系可以看出，泡点压力是其物 性变化的分界点。
三、地层油的高压物性
地层油的高压物性主要指地层油的溶解气油比、体积系数、压缩 系数和粘度等。 1．地层油的溶解气油比 地层油的溶解气油比是指地层油进行一次脱气（20 0C），分出气 体的标准体积与脱气后原油的体积之比。即
Rs =
Vg Vos
式中：Vos为地层脱气后的体积， Vg为分出气体的标准体积。 或者Rs说是1m3的地面脱气原油在地层条件下所能溶解的气体的标准 体积。原始状态下的溶解气油比用Rsi表示。
PV= Z n RT
式中 P——气体的压力，Pa； V——压力P下气体的体积，m3； T——绝对温度，K； n——气体的摩尔数； R——通用气体常数，等于 8.314Pa· m3／K· Kmol； Z ——压缩系数。它是相同压力和温度下，实际气体的体 积与理想气体体积之比，是压力、温度和气体性质的函数。

油层物理学

油层物理学

第一章 油气藏流体的化学组成与性质储层流体：储存于油〔气〕藏中的石油、天然气和地层水。

石油中的烃类及相态石油主要由烷烃、环烷烃和芳香烃三种饱和烃类构成，原油中一般未发现非饱和烃类。

烷烃又称石蜡族烃，化学通式C n H 2n+2，在常温常压〔20℃，0.1MPa 〕下，C 1~C 4为气态，它们是天然气的主要成分；C 5~C 16是液态，它们是石油的主要成分；C 17以上的烷烃为固态，即所谓石蜡。

烷烃：带有直链或支链，但没有任何环结构的饱和烃。

石油的化学组成石油中主要含碳、氢元素，也含有硫、氮、氧元素以及一些微量元素，一般碳、氢元素含量为95%~99%，硫、氮、氧总含量不超过1%~5%。

石油中的化合物可分为烃类化合物和非烃类化合物；烃类化合物主要为烷烃、环烷烃、芳香烃；非烃类化合物主要为各种含硫化合物、含氧化合物、含氮化合物以及兼含有硫、氮、氧的胶质和沥青质。

含蜡量：指在常温常压条件下原油中所含石蜡和地蜡的百分比。

胶质：指原油中分子量较大〔约300~1000〕，含有氧、氮、硫等元素的多环芳香烃化合物，通常呈半固态分散状溶解于原油中。

胶质含量：原油中所含胶质的质量分数。

沥青质含量：原油中所含沥青质的质量分数。

含硫量：原油中所含硫〔硫化物或硫单质〕的百分数。

原油的物理性质及影响因素包括颜色、密度与相对密度、凝固点、粘度、闪点、荧光性、旋光性、导电率等。

原油颜色的不同，主要与原油中轻、重组分及胶质和沥青质含量有关，胶质、沥青质含量高那么原油密度颜色变深。

凝固点与原油中的含蜡量、沥青胶质含量及轻质油含量等有关，轻质组分含量高，那么凝固点低；重质组分含量高，尤其是石蜡含量高，那么凝固点高。

原油的密度：单位体积原油的质量。

原油的相对密度：原油的密度〔ρo 〕与某一温度和压力下的水的密度〔ρw 〕之比。

我国和前联国家指1atm 、20℃时原油密度与1atm 、4℃纯水的密度之比， 欧美国家那么以1atm 、60℉〔15.6℃〕时的原油与纯水的密度之比，γo欧美国家还使用API 度凝固点：原油冷却过程中由流动态到失去流动性的临界温度点。

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4、压力对地层原油粘度的影响
(1)当P＞Pb 时，粘度随压力的降低而减小。 (2)当P＜Pb时，粘度随压力降低而增大。（这是由于随地层压力的降低， 溶解气量减小。） (3)当P＝Pb时，粘度最小。
六、原油凝固点
原油的凝固点是指原油冷却由流动态到失去流动性的临界温度点。
石蜡的初始结晶温度，随溶解气量的增加而降低。
3、 原油粘度对于温度的变化是很敏感的。温度提高， 原油粘度降低。
1000
¬ mPa.s È£ ³¶ Õ
500
0 0 100 Â ¶ Î È £ ¬ ¡ æ 200 300
¼ 4-5 ­ Í Ô Ó Í Õ ³ ¶ È Ó ë Î Â ¶ È ¹ Ø Ï µ
50C时，500mPa.s 100C时，100mPa.s 8mPa.s/10C
五、地层原油的粘度
地层原油粘度是石油工程计算中的重要参数之一。它是影
响油井产量的重要因素，有些原油由于粘度过大，致使油井无 法产油。
五、 地层原油的粘度
原油粘度的主要影响因素有原油的分子量、原油中非烃含量 （即胶质-沥青含量）、压力、温度 。
1、原油的分子量越大，则粘度越高。 2、原油中非烃含量（即胶质-沥青含量）越高，则粘度越高。
地层水是与石油天然气紧密接触的地层流体， 边水和底水常作为驱油的动力，而束缚水尽管不 流动，但它在油层微观孔隙中的分布特征直接影 响着油层含油饱和度。
了解地层水的性质和组成具有如下意义： （1）可以判断边水流向、判断断块的连通性， 分析油井出水原因； （2）研究注入水的配伍性、分析储层伤害原 因和程度（如结垢）； （3）为油田污水处理及排污设计的提供依据。 （4）根据油田水型判断沉积环境。
A 、当 P ＞ Pb 时： Rs 不随压力的变 化而改变，为原始溶解气油比Rs i。 B 、当 P ＜ Pb 时： Rs 随压力降低而 降低。（压力降低，一部分气体已从地 层原油中逸出，溶解于原油中的气量减 少，故溶解气油比Rs减少。） C、当P＝Pb(饱和压力)时， Rs为最 大值。
三、地层原油的体积系数
层油体积的换算。
（2）收缩率定义为 (V f Vos ) / V f ( Bo 1) / Bo 。从 反应了原油采至地面后体积的收缩
物理意义上讲，V f Vs
量。
3、地层油气两相体积系数（ Bt ）
地层油气两相体积系数是指:当油层压力低于饱和压力时，地层中原
油和析出气体的总体积与它在地面脱气后原油体积之比，用符号Bt表示。
第五节 地层水的高压物性 一、地层水的化学组成及地层水的分类
二、地层水的高压物性
1)、天然气在地层水中的溶解度 2)、地层水的压缩系数 3)、地层水的体积系数 4)、地层水的粘度
第五节
地层水的高压物性
一、地层水的化学组成 1、化学组成 地层水在地层中长期与岩石和原油接触，通常含有相当多的金属盐类，如钾 盐、钠盐、钙盐、镁盐等，尤其以钾盐、钠盐最多，故称为盐水。 地层水溶液中: 1) 常见的阳离子为Na+、K+、Ca2+、Mg2+， 2) 常见的阴离子为Cl－、SO42－、HCO3－及CO32－、NO3－、Br－、I－ 3) 不同种类的微生物，其中最常见的是非常顽固的厌氧硫酸还原菌，它 们助长了油井套管的腐蚀，在注水过程中导致地层堵塞。这些微生物的来源尚 不十分清楚，它们可能存在于封闭油藏中，或由于钻井而带入地层。 4) 微量有机物质，如环烷酸、酯肪酸、胺酸、腐植酸和其它比较复杂 的有机化合物等。因为这些有机酸对注入水洗油能力有直接影响，所以，在油
2、原油收缩系数 地层油由地下至地面脱气后，其体积必然变小，这种现象 称为地层原油的收缩，收缩的程度用原油收缩系数或原油 收缩率表示： （1）定义收缩系数为原油体积系数的倒数，即δo=1／B
o
＝ Vos ／ Vf 。用收缩系数乘以地层条件下的体积，可求得地 面脱气油体积；反之，用体积系数乘以地面脱气油体积， 也可求得地层油体积。这样很方便地进行地面油体积与地
1、地层原油单相体积系数（ Bo ）
Bo定义：原油在地层条件下的体积 (即地层油体积 )与其在地面脱气后 的体积之比，原油地下体积系数，简称为原油体积系数，用Bo表示，即：
Bo
Vf Vos
2、原油体积系数随压力的变化关系 (1)当P＞Pb 时，体积系数随压力的降低而增加。（这是由于单相 地层油体积Vf 的膨胀，故Bo增加。） (2)当P＜Pb时， Bo随压力降低而减小。（这是由于随地层压力的降 低，溶解气量减小，地层油体积Vf 收缩，故Bo随压力降低而减小。） (3)当P＝Pb时，体积系数Bo最大。（这是由于单相地层油体积在 Pb时膨胀达到最大。）
结盐，给生产带来困难。
离子毫克当量浓度: 离子毫克当量浓度等于某离子的浓度除以该离子的当量。
例如，已知氯离子 (Cl—)的浓度为7896mg ／ L，而氯离子的化合当量＝ 35.3
，则氯离子的毫克当量浓度＝7896／35.3＝225.6毫克当量／升。
表 1—12 地层中常见离子当量 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 阳离子 Ba Ca H
Rsi (标)m3／m3 1.1 11.0 85.1 89.0 190.0 580.0
Bo 1.05 1.07 1.26 1.25 1.42 1.78
大庆油田 P 层 大港西区 44 井 M 层 胜利油田营 一4井 孤 岛 渤 26—18 井G层 任丘油田 Ps 层 玉门油田 L 层
7.3 10.35 9.6
Bt
V f ( Rsi Rs )Vos Bg Vos

Vf Vos
( Rsi Rs ) Bg Bo ( R si R s ) Bg
(1)当地层压力大于或等于饱和压力 (即 P≥Pb)时， Rs＝ Rsi ，使 Rsi—Rs＝ 0， 则Bt＝Bob，即两相体积系数等于单相油体积系数。
假塑性 屈服塑性 牛顿流体
三个温度点：凝固点、反常点、析蜡点 三个区域：固体区、牛顿流体、非牛顿流体
典型未饱和油藏地层油高压物性参数随压力的变化规律
第五节 地层水的高压物性
地层水或称油层水是指处于油藏边部和底部的 边水和底水、层间水以及与原油同层的束缚水的 总称。 束缚水是油藏形成时残余在孔隙中的水，它与 油气共存但不参与流动，因此称为束缚水。
+ 2+ 2+
化合当量 68.7=137.33/2 20=40/2 1=1/1
序号 1 2 3 4 5 6 7 8
阴离子 CO3
2— —
化合当量 30 61 35.3 17 8 48 16 40
HCO3 Cl OH O
—
Fe Fe Mg Na Sr
3+
18.6=55.84/3 27.9=55.85/2 12.2 23 43.8
田注水的水质选择上要对它们予以重视。
2、矿化度与离子毫克当量浓度 矿化度: 代表水中矿物盐的总浓度，用mg／L或ppm（百万分之一）来表示。地层 水的总矿化度表示水中正、负离子含量之总和。 原始地层条件下，高矿化度的地层水处于饱和溶液状态，当由地层流至地 面时，会因为温度、压力降低，导致盐从地层水中析出，严重时还可在井筒中
10000
à ¶ Ï Ô Ã Ü ¶ È 0.9861Ô ­ Ó Í
1000
¬ mPa.s È£ ³¶ Õ
100 10 1
Ï ¶ à Ô Ã Ü ¶ È 0.8762Ô ­ Ó Í
Ë ® 0.1 0 50 100 150 Â ¶ Î È £ ¬ ¡ æ 200 250 300
¼ 4-5 Ô Í ­ Ó Í Õ ³ ¶ È Ó ë Î Â ¶ È ¹ Ø Ï µ
—
2+
2—
2+
SO4 S
2—
+
2—
2+
SO3
2—
第五节
地层水的高压物性
一、地层水的化学组成
3、硬度 地层水的硬度是指地层水中钙、镁等二价阳离子含 量的大小。在使用化学驱 ( 如注入聚合物或活性剂等 ) 时 ，水的硬度太高，注入化学剂会产生沉淀而影响驱替效 果。所以，在油田生产中必须对地层水的矿化度、硬度 有清楚的认识。
二、地层水的水型分类
1、水型分类——苏林分类法
(1)硫酸钠(Na2SO4)水型：代表大陆冲刷环境条件下形成的水，一般来
说，此水型是环境封闭性差的反映，该环境不利于油气聚集和保存。地 面水多半为该水型。 (2) 重碳酸钠 (NaHCO3)水型：代表大陆环境条件下形成的水型，该 水型水在油田中分布很广，它的出现可作为含油良好的标志。
(3) 氯化镁 (MgCl2) 水型：代表海洋环境下形成的水。该水型一般多
存在于油、气田内部。 (4)氯化钙(CaCl2)水型：代表深层封闭构造环境下形成的水，环境封闭 性好，有利于油、气聚集和保存，是含油气良好的标志。
表 1—14 当量比

苏林对水型的判别 水 型 环 境
成 因 系 数
Na

+ +
(K ) 5917 1038 4952 21
Mg
2+
Ca
2+
C1
—
SO4
2—
HCO3
—
CO3
2—
水型 CaCl2 NaHCO3 CaCl2 CaCl2 CaCl2 CaCl2 MgCl2
1l L3 836 9
95 25 620 20 1360 1470 54
7896 1036
18 0
2334 1116 187 67 578 —— 2001
(2)当地层压力降低到地面大气压时，油中溶解气全部脱出，Rs＝0；此时，
Bg＝1，Bo＝1，故得出Bt＝1+Rsi，此时Bt为最大值。 (3)由于Bo、Bg、Rs均为压力P的函数，Bt也是压力的函数， Bt-P关系曲线如