油层物理第三章资料
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油层物理何更生版第三章3-4节课件
32
A1>A2
亲水
A1<A2
亲油
33
8.润湿指数W 和视润湿角
实验方法：将一块岩心一分为二,一块饱和
油后测定空气驱油的毛管力,另一块饱和水后测定 油驱水毛管力。得到两条毛管力曲线,分别求出两 条毛管力曲线的阈压PTog和PTwo，按以下指标判 断岩石的润湿性。
(1)润湿 指数W
cos wo PTwo og W cos og PTog wo
24
2 评 估 岩 石 储 集 性
25
3.
确
定
Swr
4.确定油层Pc（J（sw)函数） J（sw)=Pc(K/)0.5/cosθ 利用J（sw)函数可求出同一类型岩石平均Pc 曲线，还可找出不同类型岩石的物性特征。
26
5.确定自由水面的高度h（确定油水过渡带）油
水过渡带成因（见下图）：
图
3-50 油藏中的油水过渡带分布示意图
（3）测取的参数: Δ V：被驱替水的体积；Δ P：驱替压差（ Δ P=Pc)
17
(4)根据Pci∽Swi数据绘测Pc曲线。
18
19
2.压汞法和离心法 四、岩石毛管力曲线的 基本特征
1.Pc曲线的定性特征 Pc曲线的一般形状：两头 陡，中间缓，故分三段：初始段、 中间平缓段、和末端上翘段。
20
Pcc=б
wo/r wocosθ
Pcs=(2б )/R=(2б
)/r
由此看出：液体静止时，施于管壁的球面Pcs使液膜 变薄，Pcc则使液膜增厚，两种力作用的结果，液膜最后 保持一定的平衡厚度。最后静液珠Pcl（指向管壁）则为：
Pc1=(2б cosθ )/r-б /r = 2б (cosθ -0.5)/r
A1>A2
亲水
A1<A2
亲油
33
8.润湿指数W 和视润湿角
实验方法：将一块岩心一分为二,一块饱和
油后测定空气驱油的毛管力,另一块饱和水后测定 油驱水毛管力。得到两条毛管力曲线,分别求出两 条毛管力曲线的阈压PTog和PTwo，按以下指标判 断岩石的润湿性。
(1)润湿 指数W
cos wo PTwo og W cos og PTog wo
24
2 评 估 岩 石 储 集 性
25
3.
确
定
Swr
4.确定油层Pc（J（sw)函数） J（sw)=Pc(K/)0.5/cosθ 利用J（sw)函数可求出同一类型岩石平均Pc 曲线，还可找出不同类型岩石的物性特征。
26
5.确定自由水面的高度h（确定油水过渡带）油
水过渡带成因（见下图）：
图
3-50 油藏中的油水过渡带分布示意图
（3）测取的参数: Δ V：被驱替水的体积；Δ P：驱替压差（ Δ P=Pc)
17
(4)根据Pci∽Swi数据绘测Pc曲线。
18
19
2.压汞法和离心法 四、岩石毛管力曲线的 基本特征
1.Pc曲线的定性特征 Pc曲线的一般形状：两头 陡，中间缓，故分三段：初始段、 中间平缓段、和末端上翘段。
20
Pcc=б
wo/r wocosθ
Pcs=(2б )/R=(2б
)/r
由此看出：液体静止时，施于管壁的球面Pcs使液膜 变薄，Pcc则使液膜增厚，两种力作用的结果，液膜最后 保持一定的平衡厚度。最后静液珠Pcl（指向管壁）则为：
Pc1=(2б cosθ )/r-б /r = 2б (cosθ -0.5)/r
油层物理1-3第三节油气藏烃类的相态课件
v 露点(dew point) . 开始从气相中凝结出第一滴液滴的气液共存态。
v 露点压力(dew point pressure) . 在温度一定的情况下，开始从气相中凝结出第一滴液滴的压力。
v 临界点(critical point) . 在临界状态下，共存的气、液相所有内涵性质相等。
v 内涵性质(intensive property) . 与物质的数量无关的性质，如粘度、密度、压缩性等等。
8
8
一、油藏烃类的相态表示方法
(2)相态的表示方法 v相态——相平衡态(phase equilibrium state)； v相态研究——指体系相平衡状态随组成、温度、压力
等状态变量的改变而发生变化的有关研究。
→直观的相态研究和表示方法：相图。 v相图(phase diagram)：表示相平衡态与 Nhomakorabea系组成、温
12
12
一、油藏烃类的相态表示方法
(3)三角相图 (三元或拟三元相图) (triangular/ternary/ pseudo-ternary)
主要用于研究地层条件下注气混相 驱和非混相驱提高原油采收率。
(gas injection注气)
(miscible flooding混相驱) (immiscible flooding非混相驱)
(正常相变) ； 液相：40→30→20→10→0％。 ➢ E→F降压：单一气相
27
27
三、单、双、多组分体系相态特征
结果：气相体系等温降压穿过反凝析区时，体系中液相含量 ↑
u 等温反凝析(isothermal retrograde condensation) 等温反凝析：在温度不变的条件下，随压力降低而从气相中凝析出液体 的现象。
v 露点压力(dew point pressure) . 在温度一定的情况下，开始从气相中凝结出第一滴液滴的压力。
v 临界点(critical point) . 在临界状态下，共存的气、液相所有内涵性质相等。
v 内涵性质(intensive property) . 与物质的数量无关的性质，如粘度、密度、压缩性等等。
8
8
一、油藏烃类的相态表示方法
(2)相态的表示方法 v相态——相平衡态(phase equilibrium state)； v相态研究——指体系相平衡状态随组成、温度、压力
等状态变量的改变而发生变化的有关研究。
→直观的相态研究和表示方法：相图。 v相图(phase diagram)：表示相平衡态与 Nhomakorabea系组成、温
12
12
一、油藏烃类的相态表示方法
(3)三角相图 (三元或拟三元相图) (triangular/ternary/ pseudo-ternary)
主要用于研究地层条件下注气混相 驱和非混相驱提高原油采收率。
(gas injection注气)
(miscible flooding混相驱) (immiscible flooding非混相驱)
(正常相变) ； 液相：40→30→20→10→0％。 ➢ E→F降压：单一气相
27
27
三、单、双、多组分体系相态特征
结果：气相体系等温降压穿过反凝析区时，体系中液相含量 ↑
u 等温反凝析(isothermal retrograde condensation) 等温反凝析：在温度不变的条件下，随压力降低而从气相中凝析出液体 的现象。
油层物理3.1-2004
18.4 17.0 21.8 26.9 30.3
苯 三氯甲烷 二氯乙烷 二硫化碳 甲苯
29.0 28.5 32.6 73.2 32.8
(2)物质的相态 一般地，气－液界面张力大于液－液界面张力。
(3)物质的极性 两相分子的极性越接近，界面张力越小。 (4)温度和压力 温度升高， 气－液界 面张力降 低。 压力升高， 气－液界 面张力降 低。
1.比界面能 定义：单位界面面积上所具有的界面能
Us A 单位：J/m2
J/m2=Nm/m2=N/m 2.界面张力 定义：作用于单位界面长度上的收缩力
平衡时：
1.3 1.2 2.3
界面张力的三要素： 作用点：三相周界的接触点 大小：等于各自的比界面能 方向：界面为平面则在界面上，界面为曲面，则 在界面切线上，方向指向使界面收缩的方向
§3.1 油藏流体的界面张力
一、两相界面的界面能(interfacial energy) 1.界面和表面
界面：互不相溶的两相间的接触面 表面：当接触的两相中有一相为气相时，把与气相 接触的界面称为表面。 经常把“界面”和“表面”混用。
2.界面层分子的受力分析
(1)液体内部分子－－分子力场平衡 (2)液体表面分子－－受到指向液体内部的净吸引力
3. 界面张力的测定方法
(1)细管上升法
(2)滴法
(3)旋转液滴法 (4)液滴最大压力法 (5)液滴质量法 (6)吊板法
4.影响界面张力的因素
(1)两相物质
表3-1-1 不同液体在室温条件下与空气接触时的表面张力 物 质 表面张力 mN/m 物 质 表面张力 mN/m
正己烷 乙醚 正辛烷 四氯化碳 邻二甲苯
★极性均衡原则
若极性A>极性C>极性B，则C为吸附在A、B界面上-比吸附，指与相内比 较，界面层单位面积上的 多余吸附量
油层物理-中国石油大学-华东-复习资料
第一章储层流体的物理性质1、掌握油藏流体的特点，烃类主要组成处于高温、高压条件下，石油中溶解有大量的天然气，地层水矿化度高。
石油、天然气是由分子结构相似的碳氢化合物的混合物和少量非碳氢化合物的混合物组成，统称为储层烃类。
储层烃类主要由烷烃、环烷烃和芳香烃等。
非烃类物质（指烃类的氧、硫、氮化合物）在储层烃类中所占份额较少。
2、掌握临界点、泡点、露点（压力）的定义临界点是指体系中两相共存的最高压力和最高温度点。
泡点是指温度(或压力)一定时,开始从液相中分离出第一批气泡时的压力(或温度)。
露点是指温度(或压力)一定时,开始从气相中凝结出第一批液滴时的压力(或温度)。
3、掌握画出多组分体系的相图，指出其特征线、点、区，并分析不同类型油藏开发过程中的相态变化；三线：泡点线--AC线，液相区与两相区的分界线露点线--BC线，气相区与两相区的分界线等液量线--虚线，线上的液相含量相等四区：液相区（AC线以上-油藏）气相区（BC线右下方-气藏）气液两相区（ACB线包围的区域-油气藏）反常凝析区（PCT线包围的阴影部分-凝析气藏）J点：未饱和油藏I点：饱和油藏，可能有气顶；F点：气藏；A点：凝析气藏。
凝析气藏(Condensate gas )：温度位于临界温度和最大临界凝析温度之间，阴影区的上方。
1）循环注气2）注相邻气藏的干气。
4、掌握接触分离、多级分离、微分分离的定义；接触分离：指使油气烃类体系从油藏状态变到某一特定温度、压力，引起油气分离并迅速达到平衡的过程。
特点：分出气较多，得到的油偏少，系统的组成不变。
多级分离：在脱气过程中分几次降低压力，最后达到指定压力的脱气方法。
多级分离的系统组成是不断发生变化的。
微分分离：在微分脱气过程中,随着气体的分离,不断地将气体放掉(使气体与液体脱离接触)。
特点：脱气是在系统组成不断变化的条件下进行的。
5、典型油气藏的相图特征，判别油气藏类型；6、掌握油田常用的分离方式及原因多级分离分出的气少，获得的地面油多，而且其中轻质油含量高，测得的气油比小。
油层物理
R σ = S
或
R = σS
• 对于储油（气）层来说，表面张力可以存 对于储油（ 层来说， 在于以下各个界面上。即油－ ）、油 在于以下各个界面上。即油－水（σ ）、油
gw
）、气 ）、油 岩石（ －气（σ ）、气－水（σ ）、油－岩石（ ）、
ow
og
σ 水σ 岩石（ ）和气σ 岩石（ ）的界面上。 －岩石（ 和气－岩石（ 的界面上。 －
•
在油层情况下，当存在油、 在油层情况下，当存在油、气、水三 相时， 相时，油和水之间的表面张力的变化主要 取决于气体在油中的溶解度。压力越高， 取决于气体在油中的溶解度。压力越高， 气体在石油中的溶解度也就越大， 气体在石油中的溶解度也就越大，致使油 和水的极性差变大， 和水的极性差变大，油－水的表面张力也 随之增大。 随之增大。
结
•
论：
各种石油与水接触时的表面张力值不同， 各种石油与水接触时的表面张力值不同，是因 为它们两者的极性不同。或者更准确地说， 为它们两者的极性不同。或者更准确地说，是因为 各种石油中极性组分的含量不同。 各种石油中极性组分的含量不同。水相对于各种石 油来说，是一种极性最大的流体，因此， 油来说，是一种极性最大的流体，因此，随着石油 极性的减少，它们分界面上的表面张力就变大。 极性的减少，它们分界面上的表面张力就变大。
表3-1-3 在各种温度及压力下，水与气体分界面上的表面张力值 表面张力（达因 厘米 厘米） 表面张力（达因/厘米） 压 力 MPa 0 0.71 1.76 3.52 25℃ ℃ 74.1 71.1 66.5 61.8 65℃ ℃ 67.5 63.2 58.8 55.5 压 力 MPa 7.05 10.50 14.00 19.00 表面张力（达因 厘米 厘米） 表面张力（达因/厘米） 25℃ ℃ 55.9 51.6 47.9 44.1 65℃ ℃ 50.4 46.5 42.3 39.5
油层物理 第三章(渗透率)PPT精选文档
前面介绍的公式是建立在一块岩心实验基础上的， 并且认为这块岩心的孔隙介质由均质介质组成，流体在 内部的渗流向一个方向。
实际上，地下流体的渗流是相当复杂的，下面主要 讨论几种简单渗流方式的达西公式表达式。
16
1. 水平线性稳定渗流
从达西定律一般表达式推导，Z1=Z2（水平），代入一般表达式
Q K P A r K P 1 A P 2 g Z 1 Z 2
13
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 K P A r K P 1 A P 2 g Z 1 Z 2
L
L
当岩样水平时，流体作水平渗流，Z1-Z2=0，则：
27
气体在致密岩石中低速渗流时会产生滑动效应 ——克林肯博格效应，必须对达西定律进行修正
气体渗透率与平均压力 的关系——实验发现
1）同一岩石、同一种气体， 在不同的平均压力下测得 的气体渗透率不同，低平 均压力下气体渗透率比较 高，高平均压力下气体渗 透率比较低
2）同一岩石，同一平均压力，不同气体测得的渗透率不同
可压缩气体的最大特点是：当压力减小时，气体会发生 膨胀，温度一定时气体的膨胀服从波义尔定律：
p1Q 1p2Q 2pQp0Q 0
Q p0Q0 p
因： p p1p2 2
故Q： p0Q0 2p0Q0 p p1p2
22
只要将流量用平均流量代替即可 水平线性稳定渗流
Q K （ P L A 1 P 2 ） 或 Q 0 K 2 (p p 1 2 0 A L p 2 2 )或 K A 2 ( Q p 1 0 2 p 0 p L 2 2 )
实际上，地下流体的渗流是相当复杂的，下面主要 讨论几种简单渗流方式的达西公式表达式。
16
1. 水平线性稳定渗流
从达西定律一般表达式推导，Z1=Z2（水平），代入一般表达式
Q K P A r K P 1 A P 2 g Z 1 Z 2
13
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 K P A r K P 1 A P 2 g Z 1 Z 2
L
L
当岩样水平时，流体作水平渗流，Z1-Z2=0，则：
27
气体在致密岩石中低速渗流时会产生滑动效应 ——克林肯博格效应，必须对达西定律进行修正
气体渗透率与平均压力 的关系——实验发现
1）同一岩石、同一种气体， 在不同的平均压力下测得 的气体渗透率不同，低平 均压力下气体渗透率比较 高，高平均压力下气体渗 透率比较低
2）同一岩石，同一平均压力，不同气体测得的渗透率不同
可压缩气体的最大特点是：当压力减小时，气体会发生 膨胀，温度一定时气体的膨胀服从波义尔定律：
p1Q 1p2Q 2pQp0Q 0
Q p0Q0 p
因： p p1p2 2
故Q： p0Q0 2p0Q0 p p1p2
22
只要将流量用平均流量代替即可 水平线性稳定渗流
Q K （ P L A 1 P 2 ） 或 Q 0 K 2 (p p 1 2 0 A L p 2 2 )或 K A 2 ( Q p 1 0 2 p 0 p L 2 2 )
油层物理杨胜来油层物理-杨胜来油层物理学3_图文
油层物理杨胜来油层物理-杨胜来油层物理学3_图文导读：就爱阅读网友为您分享以下“油层物理-杨胜来油层物理学3_图文”的资讯，希望对您有所帮助，感谢您对的支持!第三章油气藏烃类的相态和汽液平衡剂，而很少采用N2和CH4作混相剂的主要原因。
第三章油气藏烃类的相态和汽液平衡第三章油气藏烃类的相态和汽液平衡单组分P-V相图第三章油气藏烃类的相态和汽液平衡2、双组分体系的相态特征第三章油气藏烃类的相态和汽液平衡第三章油气藏烃类的相态和汽液平衡石油和天然气是多种烃类和非烃类所组成的混合物，各地油气藏流体混合物的组成差别甚大。
在原始油气藏条件下，有的呈单一气相为纯气藏；有的是单一液相的油藏；也有的是油、气两相共存，成为带气顶的油藏。
石油和天然气在从地下到地面的采出过程中，状态变化也很复杂，例如原油中溶解的天然气会从原油中分离，而凝析气则会发生由气态转变为液态的反凝析现象。
油藏开发前烃类混合物究竟处于什么相态？为什么开采过程中会发生一系列相态的变化呢？烃类的相态变化的第三章油气藏烃类的相态和汽液平衡油气藏烃类：石油和天然气特点：（1）是多种烃类和非烃类所组成的混合物（2）各地油气藏流体混合物的组成差别甚大（3）高温高压状态下。
原始状态：有的呈单一气相为纯气藏；有的是单一液相的油藏；也有的是油、气两相共存，成为带气顶的油藏。
变化过程：从地下到地面的采出过程中，状态变化也很复杂，例如原油中溶解的天然气会从原油中分离，而凝析气则会发生由气态转变为液态的反凝析现象。
油藏开发前烃类混合物究竟处于什么相态？为什么开采过内因是事物变化的根据：油藏烃类的化学组成的复杂性是相态转化的内因。
外因则是事物变化的条件：压力和温度的变化是产生相态转化的外部条件。
本章将研究压力、温度变化时相态变化的规律。
第三章油气藏烃类的相态和汽液平衡第三章油气藏烃类的相态和汽液平衡主要内容第一节油气藏烃类的相态特征第二节汽-液相平衡第三节油气体系中气体的溶解与分离第四节用相态方程求解油气分离问题的实例第三章油气藏烃类的相态和汽液平衡PT第三章油气藏烃类的相态和汽液平衡PT第三章油气藏烃类的相态和汽液平衡状态方程是体系相态的数学描述方法。
油层物理第三章
地层中流体流动的空间是一些弯弯曲 曲、大小不等、彼此曲折相通的复杂小孔 道，这些孔道可看成是变断面、且表面粗 糙的毛细管，而储层岩石则可看成为一个 多维的相互连通的毛细管网络。由于流体 渗流的基本空间是毛管，因此研究油气水 在毛管中出现的特性就显得十分重要。
一、毛管压力概念综述
二、毛管压力曲线的测定 三、毛管压力曲线的基本特征及应用
2 c o s 又 Pc r 则
可得 ： Δρgh =2σCOSθ/ r
2 cos h rg
（5）
在实际油藏中毛管倾斜时，只要其它参数（如σ 、 r、cosθ 、Δ ρ ）相同时，上升的液柱高度将不变化。 当毛管孔道半径变化时，则湿相上升高度会高低不一 致，孔道越小，上升越高。因此可得出：实际油藏中 油水界面不是一个截然分开的平面，而是具有相当高 度的油水过渡带（或油气过渡带）。一般而言，因为 ρ w- ρ o ＜ρ o- ρ g （或ρ w- ρ g ），故油水过渡带 比油气过渡带厚度更大。
•
本章将对储层岩石的界面性质,毛管 压力曲线,水驱油过程的各种阻力效应及 相对渗透率曲线进行研究,这些将是提高 采收率的部分基础,也是油藏工程计算中 的重要资料。
§3.1 油藏岩石的润湿性
一、流体相间的界面特性
界面是指非混溶两相物体之间的 接触面。当其中一相为气体时，则把 界面称为表面。
1. 自由界面能
2. 储层润湿性的影响因素
（1）岩石的矿物组成
亲水矿物：粘土>石英>灰岩>白云岩>长石； 亲油矿物：滑石、石墨、烃类有机固体等。
（2）油藏流体组成
非极性烃类物质：碳数C ， ； 极性物质：沥清质， ，成为油湿。
（3）表面活性物质 （4）矿物表面粗糙度
油层物理3.4-2004
3.7.2 相关经验公式法
利用有代表性的相关经验公式，对每块岩心的相对 渗透率曲线数据进行回归，求出能反映曲线特征的相关 参数，然后对相关参数进行平均，从而得到该油藏有代 表性的相对渗透率曲线。
对于亲水性油藏，油水相对渗透率的经验公式有：
K rw
含水饱和度
S w S wc ( )n 1 S wc S or
3.2.2 计算公式
1 d V t K ro S we f o S we 1 d I V t
w f w S we K rw S we K ro S we o f o S we
2.2 两相相对渗透率曲线的特征 A区：单相油流区 三个区 B区：油水同流区 C区：单相水流区
等渗点：油水相对渗透率曲线的交叉点
2.3 三相相对渗透率
§3.4
2.4 相对渗透率的影响因素
2.4.1 润湿性的影响
§3.4
当岩石润湿性从亲水向亲油转化时，油的相对渗透 率趋于降低，而水的相对渗透率趋于升高。
3.3 根据毛管力曲线计算法 3.3.1 原理
§3.4
岩石孔隙由大小不同的等直径的毛细管组成，当其中饱和单 相流体时，根据毛管渗流定律及达西定律，可计算一定压差下通 过岩样流体的流量及绝对渗透率；当用非湿相驱替湿相时，随外 加压力增加，非湿相优先进入较大的孔隙并在其中流动，而湿相 则占据较小的孔隙并在其中流动，用同样的方法可算出两者的流 量及有效渗透率。从而可计算出不同饱和度下的相对渗透率。
§3.4
Swe Swi Vo t fo Swe V t
I KPt
ouL
KAPt
o LQt
与稳定试验相比法，不稳定试验法测定速度快得 多，一不需要稳定，二不需要单独测定岩心中的流体 饱和度，三无需要考虑消除末端效应的措施；而且设 备简单、操作方便。
油层物理学3
三维相图：P－V－T 相图
二维相图：P-V 相图
P－T 相图
三角相图：C1-C2-6-C7+
1、立体相图
(三维相图)
以P、v、T三个变 量为坐标作图。
利用立体相图， 可以详尽地表示出各 参数间的变化关系。
2、平面相图(二维相图)
在状态方程中，如果某一状态参数保持不变，则其它两 个参数之间的关系可以表示为二维相图（平面相图）。 用二维相图来表示相态变化更直观和容易实现。 石油工程中通常采用P-v相图(压力-比容图)和P-T相图 (压力-温度图) 。
P－T相图
在相图中，J点表示一个纯油藏，在原始压力和温度下，该烃类体系 是单一液相原油。由于油藏压力高于饱和压力，油藏未被天然气所饱和， 故称欠饱和油藏(undersaturated reservoir)。随着油藏原油的采出， 油藏压力下降，而油藏温度基本保持不变，当压力降至I点以下时，会有 气泡从原油中分离出来，在油藏中出现油、气两相。I点的压力即为油藏 泡点压力或饱和压力，它是原油开始脱气的最高压力。油藏饱和压力越 高，则开采过程中出现气泡越早，继续降压，则会有越来越多的气从原 油中分离出来。
L点代表一个有气顶的油藏。由于气、液两相的重力分离作用，原始 状态下气体积聚于油藏构造高部位，形成气顶。 如果烃类系统的原始条件处于临界点的右侧，且在包络线之外（F 点），那么该系统在原始条件下处于气相，F点代表一个气藏，即使在等 温降压的采气过程中，也不穿过两相区而始终保持单一气相。 图中A点所代表的体系为凝析气藏，它的特点是：原始地层压力高于 临界压力，而地层温度介于临界温度与临界凝析温度之间，A点位于等温 反凝析区的上方。
露点压力：是温度一定时、压力升高过程中从汽相中凝 结出第一批液滴时的压力。