油层物理学课件双语47页PPT

of a system.
There is a definite bounding surfaces between different phases. A phase can consist of several components.
(3) Components(组分) is the substance which consist of the
At normal T and P:
C1~C4: Gas C5~C16: Liquid >C16: Solid (paraffin 石蜡)
paraffinsa (石蜡)
Nonhydrocarbons(非烃) are compounds of oxygen, sulfur, nitrogen of alkanes(是胶质、沥青质的主要成分)。
Physical properties of the reservoir fluids are different from those of the fluids at the surface.
随油藏的开采→地下流体的相态发生变化→影 响最终采收率。为合理开发油藏，就必需搞清地 下流体的相态、物性随压力的变化。
参考书： 1、洪世铎 «油层物理基础»； 2、何更生 «油层物理»； 3、罗蛰谭 «油层物理学»；
第一章油藏流体的物理性质
油层(formation)：能储集油气、并能让油气在 其中流动的多孔介质。
油藏：深埋在地下的油气聚集的场所。 单一圈闭、统一的水动力系统、统一的油水界面。
Reservoir（油藏） is a porous and permeable
(3)饱和多相流体的油藏岩石的物理性质；
Properties of Porous Medium Containing Multiple Fluids

二、达西公式的推广 （一）达西公式的微分方程
对于实际中不均匀的孔隙介质，加上不均质的流体（即 多相）流体同时渗流时，常作非平面、非稳定的线性渗流。 大量实验证明，达西定律也是适用的。
达西公式的一般表达式为：
Q KA Pr KAP1 P2 gZ1 Z2
L
L
当岩样水平时，流体作水平渗流，Z1-Z2=0，则：
M2
达西
cm g s cm2 cm3/s cm/s g/cm3 atm cp D
混合单位制
矿场
公制
英制
实验中发现，无论砂柱中 砂层类型如何改变，流量总是 与测压管水柱高差、及砂柱横 截面积成正比，而与砂柱的长 度成反比。
Q kA h1 h2 kA h
L
L
v Q k h1 h2 k h
A
L
L
式中； Q ——总流量；
A ——截面积；
v——渗流速度，可以理解为单 位时间内单位截面积的注入量（cm/s）；
Q KAP
L
式中，当△Pr，L无限小时，可写成：
v Q K d Pr
A dL
上式即为达西公式的微分形式，公式前面的负号代表压力 增加的方向与渗流距离增加的方向相反。即在渗流方向上， dPr/dL应该是负值。 由于Pr=P＋ρgZ 代入上式得：
v K d（P gZ）
dL
这是达西微分方程的一般表达式
pe
pw )
Q 2Kh( pe pw ) ln(re rw )
平面径向渗流的达西定 律的基本表达式
参数的物理含义
Q 2Kh( pe pw ) ln(re rw )
式中： h——地层厚度（m）；
pe ——外边界压力（Pa）；

油藏岩石 的孔隙可看作 一系列大小不 同的毛细管， 油-水、油-气界 面不是平面， 而是一个过渡 带。
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§3.3
对于气－油界面：
hog
2 og cosog o gr
对于油－水界面：
how
2 ow cosow (w o )gr
(a).油-气过渡带高度很小；
(b).油-水过渡带要比油-气过渡带宽 ； (c).油，根据油-水、油-气系统的界面张力及毛管力曲线的阈压， 可用润湿指数W和视润湿角θwo来判断岩石的润湿性。
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6.4 确定注入工作剂对储层的损害 程度或增产措施的效果
§3.3
在钻井、修井及正常注水等过程中，若注入剂不合格可能会使地层受 到伤害(如引起粘土膨胀、固体颗粒或其它化学沉淀物堵塞孔隙)，或在堵 水过程中人为堵塞部分岩石孔隙，在毛管力曲线上则表现出高的阈压和束 缚水饱和度，即曲线向右上方偏移；
利用水驱油(或气驱油)毛管力曲线可查得岩心任一流体饱和度下的毛 管力。油藏中水驱油(或气驱油)时，岩石中的流体分布及驱替过程与毛管 力测定时相同。因此，任一饱和度面上，油水(或气)相间的压力差(即毛管 力)可直接由相应条件下的毛管力曲线查得。油藏工程计算中常用此法确 定任一饱和度面上油水(或气)相间的压力差。
6.2.2 定 量评价孔 隙喉道的 分布
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6.3 判断岩石的润湿性
§3.3
6.3.1 唐纳森方法－－根据驱替和吸入过程毛管力曲线下包面积比较法 确定岩石的润湿性
具体做法：
将岩样在真空条件下用水饱和，放到离心机上依次作油驱水、水驱 油，再做油驱水实验，测出相应的毛管力曲线，如图3-3-27和3-3-28所 示。
(3) 离心法

2 储层岩石的声学性质
声波：在岩石中传播的声波有纵波与横波之分。
声波测井
(1).纵波速度
vp
1
(2).横波速度
1
vs u /
(3).威利公式
t tm
t f tmLeabharlann 3 储层岩石的导电性§2.7
岩石的导电性指岩石传导电流的性质。 岩石的电阻率表示岩石阻止电流通过的能力
RA
L
岩石的电阻率是由其矿物组成、孔隙度、含油和含水饱和度、 水的化学组成以及岩石的温度决定的，与地层的几何尺寸、形状 无关。
4 储层岩石的放射性
放射性测井
§2.7
(1).通过对岩石放射性的研究，可以确定储层岩石的类型以 及有效的生、储、盖层，从而为勘探开发提供依据。
(2).判断出岩心在地层中的位置深度。
第二章 储层岩石的物理性质
§2.1 砂岩的骨架性质 §2.2 储层岩石的孔隙性 §2.3 储层岩石的渗透性 §2.4 储层流体饱和度 §2.5 岩石的胶结物及胶结类型 §2.6 毛管渗流模型及其应用 §2.7 储层岩石的其他物理性质
温度传导系数α与比热容C和热传导系数λ之
间的关系：
c
§2.7

PTP课件
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学科的发展历史
20－30年代——美国前苏联注意到油藏流体特性及影响， 初步形成了流体性质的测试方法。 49年——M.麦盖特的《采油物理原理》汇总了20世纪上半 叶关于储油岩石和油、气、水流体性质的研究实践资料， 概括并提升到物理学角度予以描述和解释，指导了各种驱 动类型油气田的科学开发。 56年——苏联莫斯科石油学院卡佳霍夫出版了《油层物理 基础》，把油层物理从采油工程中独立出来，形成一个新 的学科分支。
4．吴迪祥，张继芬等，《油层物理》，石油工业 出版社，1994年4月。
5、杨胜来，魏俊之，《油层物理学》，石油工业 出版社，2004
6、沈平平，《油水在多孔介质中的运动理论与实 践》，石油工业出版社，2000
PTP课件
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第一大部分 储层屑颗粒、胶结物 岩石空隙——孔隙、裂隙、溶孔、溶洞等
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浊流
辫状河
曲流河 三角洲和障壁坝 浅滩
风成沙丘
A:：悬浮为主
B：悬浮和跳跃
C：跳跃和悬浮
D：跳跃、滚动和悬浮
E：跳跃、滚动和悬浮
F：跳跃 PTP课件
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2、参数法
不均匀系 a数 d60 分选系数 S d75
d10
d25
平均 M z 值 163 5084
标准 偏 (84 差 1)6(95 5)
研究储油气层内与油气运动有关的问题，
包括：
1、影响油气储集与渗流的介质特征
2、储油气岩石介质中的流体特征
3、储油气岩石中油气的流动特征及其与
介质的相互作用
PTP课件
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课程主要内容——渗流力学部分
1、渗流力学的基本理论、基本概念和基本规律
2、表征流体渗流过程的基本能量方程、流体势方程、达

《油藏物理基础》 洪世铎编 《油层物理》 罗蛰谭编 《油层物理》 何更生编 《油层物理》 张博全编 《石油流体性质》 威廉.麦凯恩编 《 Relative Permeability of Reservoir 》 霍 纳波编
PART Ⅰ.Properties of Formation Fluid
1. Gas Properties
[3] Sylvain J. Pirson “Oil Reservoir Engineering”, New York 1958
[4] E. B Coalson , “ Applied petrophysics in Exploration and Exploitation”,1987
References
Development and use of petrophysics
1949年美国人麦斯凯特著<采油物理原理> 1956年卡佳霍夫<油层物理基础>
上世纪50年代我国由苏联专家首次开设< 油层物理> 我国油层物理领域的杰出人物:罗蛰潭 洪 世铎 张博全 王允诚 沈平平 何更生 扬普 华 孙良田
Teaching plan
B Sedimentation method
PART Ⅳ. Experiment
10 class hours
References
[1] Thomas C.Frick,“ Petroleum Production Handbook”, New York,1962.
[2] Djebbar Tiab and Erle Donaldson“Petrophysics”, Houston,TX.1996
Procedures for the measurement of petrophysical properties are included as a necessary part of this course．

<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
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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
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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
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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
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古喀斯特与层序边界
整理
52
地表水的渗落洞

Example: The OIIP of an oil reservoir is N(surface)m3，the initial gas-oil ratio is Rsi sm3/m3，calculate the dissolved gas initially in place？
Solution:
Bob
Boi
(3) Bo reaches a maximum value at the bubble point pressure. Provincial Bilingual Teaching Demonstration Course
2.2 Shrinkage factor (收缩率)
the shrinkage in volume when unit volume of reservoir oil is degassed at surface, expressed in percentage.
Facts: the quantity of liquid that reaches the stock tank is less than the quantity of liquid entering the wellbore from the reservoir.
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Trend of the GOR curve:
Initial gas-oil ratio, Rsi (原始溶解气油比)
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1) The line is horizontal at pressures above the bubble-point pressure pb. Rs=Rsi

测定仪器如图3-1-4所示：。 图3－3
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• 当液滴在重力作用下要脱离毛细管末端 时，表面张力也与脱落时的液滴形状成比 例。将正要滴出的液滴进行拍照，然后在 照片上测量液滴的最大直径d1，以及距 离液滴顶端为d1处的直径d2，根据下面 的公式计算表面张力
(1 2 )d12 g
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第一节 表面张力和表面能
一 表面张力和表面能的基本概念
• 度量分子－表面现象的物理性质是 表面张力和表面能，并由表面张力过 渡到润湿性。
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图3-1-1 界面分子受力状况示意图
• 对含有多相流体的孔隙介质的特性来说，必须考虑 到两个互不相溶的“相”的分界面上力的影响。如果 一相是液体而另一相是气体时，它们的分界面实际上 就是液体表面。其界面分子的受力状况如图3-1-1所 示。
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表3-1-4 固体表面液体（气体）吸附层厚度
固体 玻璃 石英 石英 玻璃 玻璃毛管 固体
液体
水溶液 水溶液
水 水 庚基酸 N2，CO2
吸附层厚度 （微米） 0.01—0.001
0.02 0.1 0.075 0.21 0.001
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• 液体中溶解有各种可溶物质，这些溶 解物质的存在会改变液体原来的界面性 质。例如，水中溶有醇、酸等有机物质， 可以使表面张力降低；而当溶入某些无 机盐类时，如NaCl、MgCl2、CaCl2等则 可提高其表面张力。
第三章 饱和多相流体时岩石的 物理性质
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储油气层岩石内饱和着油、气、水多相流体，因而存 在着错综复杂的流体之间以及流体和孔隙壁面之间的界 面关系，它直接影响流体在孔隙中的分布和渗流。 • 在研究饱和多相流体的岩石物理性质时，通常是以研 究油层中与界面现象有关的表面性质为基础。与界面现 象有关的表面张力、吸附作用、润湿作用以及毛细管现 象将对流体渗流产生重大影响。此外，多相流体在岩石 孔隙中的渗流性质－相渗透率也取决于上述表面性质。 • 运用表面物理化学的研究成果，研究油层中的各种界 面现象，对于认识油层，寻找油气运移富集的规律以及 提高油层石油采收率均具有重要的理论和实际意义。

components c1 c2 … ci … cm
mole fraction n1 n2 … ni … nm
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2.1 Derivation of Equilibrium equations
Nl, Ng--- the total number of moles of liquid and gas. ni-- the mole fraction of the ith component in the total mixture, xi, yi--- the mole fraction of the ith component in the liquid and gas.
① T=C， P↗， Rs↗； ② P=C, T↗， Rs↘；
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1.2.2 factors influencing Gas solubility in Oil
The solubility increases with the molecular weight of gas. The solubility increases as the compositions of the gas and crude oil approach each other.
1.2 Solution and Separation
process in a gas-oil system (油气体系的溶解与分离)
Contents
➢ Solubility (溶解度) of gas in oil ➢ Equilibrium Relations (相态方程) ➢ Separation of gas and oil