1

地層油的高壓物性地層油：高溫，高壓，溶解有大量的天然氣

一、地層油的溶解氣油比Rs1.定義①地層油在地面進(jìn)行一次脫氣，分離出的氣體標(biāo)準(zhǔn)體積與地面脫氣油體積的比值，標(biāo)m3/m3。②單位體積地面油在油藏條件下所溶解的氣體的標(biāo)準(zhǔn)體積，標(biāo)m3/m3。地層油的溶解氣油比是用接觸脫氣的方法得到的。22.影響因素①油氣性質(zhì)溶解氣油比與壓力的關(guān)系②壓力油氣密度差異越小，地層油的溶解氣油比越大。

③溫度T↗，Rs↘P<Pb：P≥Pb：P↗，Rs↗P↗，Rs=Rsi3二、地層油的密度和相對(duì)密度1.地層油的密度

地層油的密度是指單位體積地層油的質(zhì)量，kg/m3。一般，地層油的密度小于地面油的密度。？4影響因素：2)溶解氣油比：Rs↗，ρo↘；3)溫度:1)組成:輕組分↗，ρo↘4)壓力:P<Pb：P＝Pb：P↗，ρo↘；ρo最??；P>Pb：P↗，ρo↗。T↗，ρo↘；52.地面油的相對(duì)密度20℃時(shí)的地面油密度與4℃時(shí)水密度之比。當(dāng)壓力高于飽和壓力時(shí)：γoi——原始地層壓力下的地層油相對(duì)密度；γob——泡點(diǎn)壓力下地層油相對(duì)密度；Boi——原始地層壓力下地層油體積系數(shù)；Bob——泡點(diǎn)壓力下地層油體積系數(shù)。6三、地層油的體積系數(shù)又稱原油地下體積系數(shù)，是指原油在地下體積(即地層油體積)與其在地面脫氣后的體積之比。一般地

Bo>1

為何Bo>1？7影響因素分析：③油藏溫度T↗，Bo↗④油藏壓力P↗,Bo↘當(dāng)P>Pb時(shí)，P↗,Bo↗

當(dāng)P<Pb時(shí)，當(dāng)P=Pb時(shí)，

Bo＝Bomax輕烴組分所占比例↗，Bo↗①組成②溶解氣油比Rs↗,Bo↗8兩相體積系數(shù)：

油藏壓力低于泡點(diǎn)壓力時(shí)，在給定壓力下地層油和其釋放出氣體的總體積(兩相體積)與它在地面脫氣后的體積(地面原油體積)之比。因?yàn)椋?/p>

所以：9(1)P＜Pb時(shí),存在兩相體積系數(shù)；

(2)P=Pb時(shí):(3)P＝1絕對(duì)大氣壓時(shí)，(4)兩相體積系數(shù)與壓力的關(guān)系為一雙曲線型單調(diào)曲線。綜上所述：Rs=0，Bg=1,Bo=1,Bt=1+Rsi,Bt為最大值；Rs=Rsi,Vfg=0,Bt=Bo=Bob,Bt為最小值；10

四、地層油的等溫壓縮系數(shù)定義：在溫度一定的條件下，單位體積地層油隨壓力變化的體積變化值，1/MPa。由于：

所以：11影響因素分析：輕烴組分所占比例↗，Co↗①組成③溫度T↗，Co↗②溶解氣油比Rs↗,Co↗P↗,Co↘④壓力（P>Pb）12

五、地層油的粘度根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律：

影響因素分析：輕烴組分所占比例↗,μo↘①組成③溫度T↗，μo↘④壓力②溶解氣油比Rs↗,μo↘P<Pb：P＝Pb：P↗，μo↘；μo最??；P>Pb：P↗，μo↗。13μo～P、T關(guān)系1415第六節(jié)地層水的高壓物性地層水：油層水(與油同層)和外部水(與油不同層)的總稱。地層水長期與巖石和地層油接觸地層水中含有大量的無機(jī)鹽底水邊水層間水束縛水上層水下層水構(gòu)造水16一、地層水的礦化度1.地層水中的離子陽離子Na+、K+、Ca2+、Mg2+Cl-、CO32-、SO42-、HCO3-陰離子2.礦化度水中礦物鹽的質(zhì)量濃度，通常用mg/l表示地層水的總礦化度表示水中正負(fù)離子的和。

不同油藏的地層水礦化度差別很大地層水的高礦化度會(huì)降低注入井中的聚合物的粘度。17MgCl223945121242813581375658712勝坨S2層NaHCO37711661724106310276442593渤海S2層CaCl2369610706022088187414112152臨盤S3層CaCl2373986360244382522880641372304896331中原W層總礦化度CO32-HCO3-SO42-Cl-Ca2+Mg2+Na+(K+)水型離子質(zhì)量濃度及總礦化度/（mg/L）油田名稱我國部分油田地層水資料183.硬度指地層水中鈣、鎂等二價(jià)溶解鹽離子的含量,用mgL-1表示。德國度：1度相當(dāng)于10mg

L-1濃度的CaO。水中鈣、鎂鹽的含量碳酸鹽硬度暫時(shí)硬度其它二價(jià)鹽如鐵、鋁、鍶、鋇等鹽的含量永久硬度

地層水的硬度對(duì)入井的化學(xué)藥劑－－陽離子活性劑溶液影響極大,會(huì)使其產(chǎn)生沉淀而失效。19

二、地層水的分類蘇林分類法具體思路

根據(jù)水中Na+（包括K+）和Cl-的當(dāng)量比，利用水中正負(fù)離子的化合順序，以水中某種化合物出現(xiàn)的趨勢而命名水型。氯化鎂(MgCl2)水型重碳酸鈉(NaHCO3)水型硫酸鈉(Na2SO4)水型氯化鈣(CaCl2)水型2021三、地層水的高壓物性

地層水溶解鹽類是影響地層水高壓物性的根本原因。1.溶解氣很少壓力在10MPa下，1m3地層水中溶解天然氣不超過2m3。地面1m3水在地層壓力、溫度條件下所溶解的天然氣體積，單位為標(biāo)m3/m3。天然氣在地層水中的溶解度：22

壓力：隨壓力的升高而升高；

溫度：影響不大；

礦化度：隨礦化度增大而下降。23地層水中還可能溶有其它非烴類氣體,如氯氣、二氧化碳、硫化氫及稀有氣體等。

地層水中溶解的天然氣以甲烷氣體為主：美國墨西哥灣沿岸地區(qū)的地壓氣藏氣就是一種高壓水溶氣,其氣體儲(chǔ)量多達(dá)76.46×1012m3。具有工業(yè)開采價(jià)值242.地層水的體積系數(shù)油藏條件下的體積地面條件下的體積地層水體積系數(shù)受溫度的影響大于受壓力及溶解氣的影響。溫度：隨溫度的增加而增加；壓力：溶解度：隨壓力的增加而減??；溶解有天然氣的水比純水的體積系數(shù)大些。253.等溫壓縮系數(shù)壓力：溫度：溶解氣量：礦化度：隨壓力的升高而下降；隨溫度的升高先下降后上升；隨溶解氣量增大而顯著上升。隨礦化度的升高而降低。264.地層水的粘度a－水的粘度與溫度、壓力關(guān)系；1.0.1MPa；2.50MPab－水的粘度與溫度、礦化度關(guān)系；1.純水；2.礦化度60000mg/L地層水粘度與溫度、壓力、礦化度關(guān)系溫度：地層水粘度隨溫度的上升急劇降低。壓力溶解氣礦化度影響不大27

油氣體系中的氣-液分離與溶解一、天然氣在原油中的溶解亨利定律的物理意義：溫度一定，氣體在單位體積液體中的溶解量與壓力成正比。1.亨利定律：

α—溶解系數(shù)，其值反映了氣體在液體中溶解能力的大小，標(biāo)m3/(m3·Mpa)

Rs——溶解度，即溫度一定，壓力為p時(shí)單位體積液體中溶解的氣量,標(biāo)m3/m3；適用條件：分子結(jié)構(gòu)差異大、不易互溶的氣液體系。

單組分氣體在液體中的溶解。28

2.天然氣在石油中的溶解及其影響因素40℃時(shí)不同氣體在相對(duì)密度為0.873的石油中的溶解度(卡佳霍夫,1956)

1—氮?dú)?—甲烷3—天然氣2930①天然氣的組成

天然氣中重質(zhì)組分愈多，相對(duì)密度愈大，其在原油中的溶解度也愈大。31②石油的組成

相同的溫度和壓力下，同一種天然氣在輕質(zhì)油中的溶解度大于在重質(zhì)油中的溶解度。32隨著溫度的升高，天然氣的溶解度下降③溫度④壓力隨著壓力的升高，天然氣的溶解度增大。⑥在溶解過程中天然氣和石油的接觸時(shí)間和接觸面的大小，影響氣體的溶解度。⑤脫氣方式

一次脫氣測得的溶解度大，微分脫氣小。3334二、油氣分離

易溶解于石油的氣體組分，不容易從石油中分離出來難溶解于石油的氣體，容易從石油中分離出來。多級(jí)脫氣。礦場常用：一次脫氣、

氣多

氣少分離方式

接觸分離(閃蒸脫氣，一次脫氣)

微分分離35

一次脫氣示意圖

使油藏?zé)N類體系從油藏狀態(tài)瞬時(shí)變到某一特定壓力、溫度狀態(tài),引起油氣分離并迅速達(dá)到相平衡的過程。接觸分離

特點(diǎn)：油氣分離過程中,分離出的氣體與油始終保持接觸,體系組成不變。36

在微分脫氣過程中,隨著氣體的分離,不斷地將氣體放掉(使氣體與液體脫離接觸)。微分分離

特點(diǎn)：脫氣是在系統(tǒng)組成不斷變化的條件下進(jìn)行的。37多級(jí)脫氣38油氣分離與溶解曲線的差異3940討論題

1.天然氣的偏差因子Ｚ和天然氣的體積系數(shù)Ｂg在概念上有何異同點(diǎn)？41三、相態(tài)方程1.相態(tài)方程的建立設(shè)：油氣體系中液相和氣相混合物的總物質(zhì)的量為1mol,在壓力為P,溫度為T時(shí)，兩相達(dá)到熱力學(xué)平衡；液相中總物質(zhì)的量為Nl；氣相中總物質(zhì)的量為Ng；則：

(1)如果油氣體系中有m個(gè)組分,任一組分在氣相中的摩爾分?jǐn)?shù)為yi,在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)為xi,在體系中的摩爾分?jǐn)?shù)為ni,則：(2)42

聯(lián)立(1)式和(2)式有：(3)令yi/xi=ki,并代入式(3)得：(4)任一組分i在液相中的濃度表達(dá)式(5)任一組分i在氣相中的濃度表達(dá)式將(1)式Nl=1-Ng,代入(3)式中得：43在平衡條件下,烴類體系在氣液兩相中摩爾分?jǐn)?shù)之和等于1,則：氣液體系的相態(tài)方程平衡常數(shù)式中442.露點(diǎn)方程和泡點(diǎn)方程露點(diǎn)方程和泡點(diǎn)方程是特定壓力點(diǎn)上的相態(tài)方程。

露點(diǎn)壓力定義為一個(gè)烴類系統(tǒng)在一定的溫度下,以無限小量的液相和大量氣相平衡共存的壓力。（1）露點(diǎn)方程

雖然體系中只有無限小量液體,但該液體各組分的摩爾分?jǐn)?shù)之和為1。45

泡點(diǎn)壓力定義為一個(gè)烴類系統(tǒng)在一定的溫度下,有無限小量的氣相和大量的液相平衡共存的壓力。亦稱飽和壓力。（2）泡點(diǎn)方程

盡管體系中只有無限小量的氣體,但氣泡各組分的摩爾分?jǐn)?shù)之和為1。463.平衡常數(shù)

1)定義：指體系中某組分在一定壓力和溫度條件下,氣液兩相處于平衡時(shí),該組分在氣相和液相中的分配比例。也稱之為平衡比或分配系數(shù)。①拉烏爾和道爾頓定律（理想氣體）②實(shí)驗(yàn)測定③收斂壓力④氣液相平衡2)求取方法：47①拉烏爾和道爾頓定律（理想氣體）拉烏爾定律：某一組分在氣相中的分壓等于該組分在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)與該純物質(zhì)的蒸汽壓之積。道爾頓定律：氣體混合物中某一組分的分壓等于其摩爾分?jǐn)?shù)與氣相壓力之積。適用條件：低壓、低溫狀態(tài),理想溶液(指構(gòu)成溶液的各組分分子之間無特殊的作用力,混合后無熱效應(yīng),混合前后的容積不變)48②實(shí)驗(yàn)測定

缺點(diǎn)：在高壓(一般高于5MPa)下,混合物體系的組成影響平衡常數(shù)的精度。

方法：對(duì)已知組成的體系,在各種不同的氣液平衡條件下(壓力、溫度),分別實(shí)驗(yàn)測定氣相、液相各組分的摩爾數(shù),按公式ki=yi/xi計(jì)算平衡常數(shù)。

高壓下平衡常數(shù)不僅是壓力、溫度的函數(shù),而且也是體系組成的函數(shù)：ki=f(P,T,組成)49③收斂壓力

思路：假定組成體系各組分的平衡常數(shù)ki隨壓力升高至某一特定值時(shí),分別趨于1。不同組成的體系,其各組分的平衡常數(shù)趨近于1的特定壓力值不同。

隨壓力上升,混合物體系各組分的平衡常數(shù)逐漸趨近于(或收斂于)1的點(diǎn)的壓力稱為收斂壓力?；旌衔矬w系的臨界壓力收斂壓力查圖版，確定平衡常數(shù)計(jì)算步驟：美國天然氣協(xié)會(huì)1957年出版了一套lgk-lgP圖版對(duì)應(yīng)狀態(tài)定律：在兩個(gè)體系中，只要這兩個(gè)體系的組成為同族物，并在相同溫度下收斂壓力相同，那么，在一個(gè)體系中某組分的平衡常數(shù)和該組分在另一個(gè)體系中同溫、同壓下的平衡常數(shù)亦相同（不管該體系是否由相同的數(shù)目和種類的組分組成）。50曲線特點(diǎn)：在低壓范圍內(nèi)每條曲線的斜率幾乎都等于-1。每條曲線與k=1相交處的壓力就等于該曲線所代表組分在給定溫度下的蒸氣壓。除甲烷外,每條曲線的變化趨勢均相同。曲線的細(xì)微差別：部分純物質(zhì)的曲線隨壓力變化只是趨于1,而不是收斂于1。51

因?yàn)楫?dāng)給定溫度是體系的臨界溫度時(shí),則收斂壓力即為該體系的臨界壓力。但通常,一個(gè)體系所處的溫度不是它的臨界溫度,這時(shí)若壓力增加,體系可能出現(xiàn)泡點(diǎn)或露點(diǎn),那么由實(shí)驗(yàn)則不能測出收斂壓力,只能由這些曲線的變化趨勢外推到平衡常數(shù)為1的點(diǎn)。因此,該點(diǎn)的壓力稱視收斂壓力。多數(shù)情況下,在視收斂壓力前的某一壓力下(如泡點(diǎn)壓力或露點(diǎn)壓力),體系已出現(xiàn)單相狀態(tài),k值已無意義。52兩個(gè)體系：1.收斂壓力7.0MPa2.收斂壓力35.0MPaP<0.7MPa時(shí)，組分C2～C6的曲線幾乎重合。即：兩個(gè)體系中相應(yīng)組分的平衡常數(shù)相同。53收斂壓力35MPa礦場實(shí)際：地面油氣分離等一般操作壓力不高，各種不同收斂壓力下的平衡常數(shù)都相同。所給收斂壓力為35.0MPa圖版完全可以滿足計(jì)算精度的要求，盡可以放心使用。54收斂壓力35MPa組分C1～C7七張圖版C1、C7以上組分誤差較大組分C2～C6符合較好C1、C7以上組分的平衡常數(shù)要根據(jù)壓力、溫度、收斂壓力計(jì)算55例2.

已知：分離溫度為49℃,一次分離的最終壓力0.1MPa；多級(jí)分離的每級(jí)壓力：第一級(jí)3.5MPa,第二級(jí)0.46MPa,第三級(jí)0.1MPa,油井產(chǎn)物的組成及收斂壓力為35MPa下對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)見例2表1，試算一次分離和多級(jí)分離的油量和氣量。不同溫度的ki值解:由56xi組分油井產(chǎn)物的摩爾濃度ni分離氣體的摩爾濃度yi0.1MPa49℃下的kiNL=0.398NL=0.397NL=0.3973c10.44040.72882650.00280.00270.0028c20.04320.070746.50.00150.00150.0015c30.04050.064214.30.00450.00450.0045c40.02840.04195.350.00780.00780.0078c50.01740.02091.720.01210.01210.0121c60.02900.02480.700.03550.03550.0354c7+0.40110.04870.0520.93430.93640.93591.00001.00000.99851.00051.0000

一次分離時(shí)每摩爾油井產(chǎn)物中可分離出0.39725摩爾的地面原油。經(jīng)過3次NL值試算，得到如下結(jié)果：(1)一次分離計(jì)算57方法同（1），計(jì)算結(jié)果如下：(2)多級(jí)分離計(jì)算

（壓力

）分油井產(chǎn)物的niKxNLyiixiNgnixNLyiixiNgc10.44048.10.11100.8990c10.1110600.01090.6518c20.04321.650.03400.0561c20.033910.60.01360.1440c30.04050.590.04890.0288c30.04893.40.03550.1209c40.02840.230.04190.0096c40.04191.250.04030.0504c50.01740.0880.02810.0025c50.02810.4150.03090.0128c60.02900.0390.04850.0019c60.04850.1700.05570.0095c7+0.40110.0030.68760.0021c7+0.60790.0130.81310.01061.00001.00001.00001.00001.00001.0000

第一級(jí)分離3.5MPa第二級(jí)分離（壓力0.46MPa

）組摩爾濃度值i=0.582=k=0.418組分油井產(chǎn)物的摩爾濃度K值i=0.844=k=0.15658

第三級(jí)分離

（壓力

0.1MPa

）組分油井產(chǎn)物的摩爾濃度niK值xiNL=.9486Yi=kixiNg=.0514c10.01092650.00070.1976c20.017546.50.00410.1890c30.035514.30.02100.3014c40.04035.350.03290.1764c50.03091.720.02980.0513c60.05570.700.05660.0397c7+0.81320.0520.85490.04461.00001.00001.0000第一級(jí)分離出液體的物質(zhì)的量為0.582mol；第二級(jí)分離后剩余的液體的物質(zhì)的量為0.582×0.8438=0.4911mol；第三級(jí)分離后剩余的液體的物質(zhì)的量為0.4911×0.9483=0.4658mol；多級(jí)分離比接觸分離多收獲約0.0686mol的液體(油)。59

第三級(jí)分離（壓力0.1MPa）組分油井產(chǎn)物的摩爾濃度niK值xiNL=.9486Yi=kixiNg=.0514c10.01092650.00070.1976c20.017546.50.00410.1890c30.035514.30.02100.3014c40.04035.350.03290.1764c50.03091.720.02980.0513c60.05570.700.05660.0397c7+0.81320.0520.85490.04461.00001.00001.0000第一級(jí)分離出液體的物質(zhì)的量為0.582mol；第二級(jí)分離后剩余的液體的物質(zhì)的量為0.582×0.8438=0.4911mol；第三級(jí)分離后剩余的液體的物質(zhì)的量為0.4911×0.9483=0.4658mol；多級(jí)分離比接觸分離多收獲約0.0686mol的液體(油)。

天然氣的高壓物性

一、天然氣的視相對(duì)分子量和相對(duì)密度1.天然氣的視相對(duì)分子量(平均相對(duì)分子量)

標(biāo)準(zhǔn)狀況下1摩爾天然氣的質(zhì)量。

定義：根據(jù)Kay混合規(guī)則：Mi——天然氣組分i的相對(duì)分子量,g/mol,或kg/kmol。Mg——天然氣的視相對(duì)分子量,g/mol,或kg/kmol；yi——天然氣的組分i摩爾分?jǐn)?shù),小數(shù)；2.天然氣的相對(duì)密度定義：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,天然氣密度與干燥空氣密度的比值。ρa(bǔ)——干燥空氣的密度,kg/m3。γg——天然氣的相對(duì)密度；ρg——天然氣的密度,kg/m3；Ma——干燥空氣的摩爾質(zhì)量,kg/mol。Mg——天然氣的摩爾質(zhì)量,kg/mol；二、天然氣的臨界參數(shù)視臨界參數(shù)為：Tci——天然氣組分i的臨界溫度,(273+t)°K?！烊粴獾囊暸R界壓力(絕),MPa；——天然氣的視臨界溫度,(273+t)°K；yi——天然氣組分i的摩爾分?jǐn)?shù)；pci——天然氣組分i的臨界壓力(絕),MPa；2.Kay法則1.實(shí)驗(yàn)方法3.經(jīng)驗(yàn)公式方法干氣濕氣含有CO2、N2和H2S氣體：1970年Thomas等人發(fā)表了二次方程式：使用條件：H2S含量＜3%,N2含量<5%,或非烴含量少于7%。干氣濕氣表1.3.2天然氣常見組分的主要物理化學(xué)性質(zhì)組分分子式相對(duì)分子質(zhì)量臨界溫度(K)臨界壓力(MPa)沸點(diǎn)℃(0.101325MPa)甲烷CH416.043190.554.604-161.52乙烷C2H630.070305.434.880-88.58丙烷C3H844.097369.824.249-42.07丁烷n-C4H1058.124425.163.797-0.49異丁烷i-C4H1058.124408.133.648-11.81正戊烷n-C5H1272.151469.63.36936.06異戊烷i-C5H1272.151460.393.38127.84已烷C6H1486.178507.43.01268.74庚烷C7H16100.205540.22.73698.42氦He4.0035.20.277-268.93氮N228.013126.13.399-195.80氧O231.999154.75.081-182.962氫H22.01633.20.297-252.87二氧化碳CO244.010304.147.382-78.51一氧化碳CO28.010132.923.499-191.49硫化氫H2S34.076373.59.005-60.31水汽H2O18.015647.322.118100.00三、天然氣的偏差因子方程理想氣體的假設(shè)條件：1.氣體分子無體積，是個(gè)質(zhì)點(diǎn)；2.氣體分子間無作用力；3.氣體分子間是彈性碰撞；理想氣體狀態(tài)方程：天然氣處于高溫、高壓狀態(tài)多組分混合物，不是理想氣體偏差因子偏差因子：一定溫度和壓力條件下，一定質(zhì)量氣體實(shí)際占有的體積與在相同條件下理想氣體占有的體積之比。實(shí)際氣體的狀態(tài)方程：Z<1實(shí)際氣體較理想氣體易壓縮Z>1實(shí)際氣體較理想氣體難壓縮Z＝1實(shí)際氣體成為理想氣體偏差因子Z的物理意義：實(shí)際氣體與理想氣體的差別。則：若：p=0.101325MPa，T=Tsc=293KZ=1，偏差因子Z的求?。?1)實(shí)驗(yàn)方法直接測定缺點(diǎn)：測試過程冗長,測得的結(jié)果應(yīng)用范圍有限。甲烷的偏差因子等溫線對(duì)應(yīng)狀態(tài)定律：在相同的對(duì)應(yīng)溫度和對(duì)應(yīng)壓力下，所有的純烴氣體具有相同的壓縮因子。(2)SK圖版法(Standing和Katz圖版)1941年（Pottman和Carpenter函數(shù)表

1952年）適用條件：組分間化學(xué)性質(zhì)差異不大的混合氣體。p、T――為油藏壓力和油藏溫度。――為天然氣的對(duì)應(yīng)壓力和對(duì)應(yīng)溫度。

求Z步

驟：(1)求天然氣的視臨界參數(shù)；(2)求視對(duì)應(yīng)參數(shù)；(3)查SK圖版，得Z。H2S和CO2校正：ε——

視臨界溫度校正系數(shù)。Tc——用Kay混合法則計(jì)算的天然氣的視臨界溫度,K；pc——用Kay混合法則計(jì)算的天然氣的視臨界壓力,MPa；Tc’——校正后的視臨界溫度,K；pc’——校正后的視臨界壓力,MPa；A——天然氣中H2S和CO2摩爾分?jǐn)?shù)之和；B——天然氣中H2S摩爾分?jǐn)?shù)；非烴組分校正含氮：T＝21～138℃，p＝1～34MPa時(shí)，C＝1.00～1.04C——疊加體積校正系數(shù),它決定于氮?dú)獾臐舛?、溫度和壓力。Z’N——含氮?dú)獾奶烊粴馄钜蜃樱籞g——純烴氣體偏差因子；ZN——氮?dú)獾钠钜蜃?；yN——含氮天然氣中氮?dú)獾哪柗謹(jǐn)?shù)；Z——含氮天然氣的偏差因子；4)從SK圖版或Poettman－Carpenter函數(shù)表查得Z值；SK方法確定天然氣偏差因子的條件和步驟已知條件：1)天然氣組成或相對(duì)密度；2)SK圖版或Poettman－Carpenter函數(shù)表；3)天然氣的狀態(tài)參數(shù)p、T。計(jì)算步驟：1)由Kay方法、經(jīng)驗(yàn)公式等求天然氣的視臨界參數(shù)pc,Tc；2)若非烴（CO2、H2S）含量大于5%,校正視臨界參數(shù)；3)由公式和狀態(tài)參數(shù)p、T,計(jì)算視對(duì)應(yīng)參數(shù)pr,Tr；5)如果含N2且含量大于5%,校正偏差因子。(3)直接計(jì)算方法Hall和Yarborugh方法(1973)Dranchuk、Durvis、Robinson方法(1974)Gopal方法(1977)四、天然氣的等溫壓縮系數(shù)

定義：在等溫條件下單位體積氣體隨壓力變化的體積變化值。(或：在等溫條件下氣體隨壓力變化的體積變化率.)V——?dú)怏w體積,m3；Cg——?dú)怏w壓縮系數(shù),1/MPa；——溫度為T時(shí)氣體體積隨壓力的變化率，m3/Mpa；負(fù)號(hào)說明氣體壓縮系數(shù)與壓力變化的方向相反。

實(shí)際氣體：理想氣體：高壓下：P↗，Z↗則：則：低壓下：P↗，Z↘應(yīng)用對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理：或視對(duì)應(yīng)壓縮系數(shù)五、天然氣的體積系數(shù)

定義：地面標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下單位體積天然氣在地層條件下的體積。Vg——地層條件下nmol氣體的體積,m3；Vsc——地面標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下nmol氣體的體積,m3；Bg——天然氣的體積系數(shù),m3/m3(標(biāo))。膨脹系數(shù)T=273+tPsc=0.101325MPaTsc=273+20℃六、天然氣的粘度1.定義牛頓內(nèi)摩擦定律τxy——剪切應(yīng)力,N/m2；ux——在施加剪切應(yīng)力方向上的流體速度,m/s；

ux/

y——在與x垂直的y方向上的速度ux梯度,1/s；μ——?jiǎng)恿φ扯?也稱絕對(duì)粘度,Ns/m2(帕秒)。運(yùn)動(dòng)粘度ρ——?dú)怏w的密度,kg/m3；μ——?jiǎng)恿φ扯?Pa﹒s；ν——運(yùn)動(dòng)粘度,m2/s。動(dòng)力粘度絕對(duì)粘度2.烴類氣體粘度的計(jì)算(1)低壓氣體混合物粘度計(jì)算方法已知?dú)怏w混合物的組成,可用下面公式計(jì)算對(duì)比壓力小于0.6時(shí)地層溫度下的氣體粘度：φij—組分i與組分j的結(jié)合因子,用Mi/Mj(Mi,Mj—組分i、j的分子量)比值,由結(jié)合因子圖查得。

m—混合物粘度,mPa﹒s；

i—組分i的粘度,mPa﹒s；n—混合物的組分?jǐn)?shù)；xi—組分i摩爾分?jǐn)?shù)；xj—組分j摩爾分?jǐn)?shù)；API推薦的計(jì)算結(jié)合因子的公式：HerningF和ZippererL計(jì)算

低壓混合物粘度方法：(2)高壓氣體混合物粘度計(jì)算方法臨界溫度以上的任一壓力；低于臨界溫度時(shí),則可用飽和壓力。適用條件：粘度對(duì)比參數(shù)

—粘度,mPa﹒s；

*—低壓下氣體粘度,mPa﹒s；

r—對(duì)應(yīng)密度,ρ/ρc；

—?dú)怏w密度,kg/m3；

c—?dú)怏w臨界密度,ρc=1/Vc,kg/m3；Vc—?dú)怏w臨界體積,m3/kg；Tc—天然氣視臨界溫度,K；Mg—天然氣視分子量；Pc—天然氣視臨界壓力,MPa。

粘度對(duì)比參數(shù)法：(4)計(jì)算氣體混合物粘度。計(jì)算步驟：(1)確定氣體混合物的視臨界參數(shù)和氣體分子量Mg；(2)求低壓下氣體混合物粘度；(3)計(jì)算粘度對(duì)比參數(shù)λ；無因次氣體粘度與對(duì)應(yīng)參數(shù)圖版方法（HerningF.和ZippererL.(1939)）(4)由

g1×［

/

g1］,求

。(1)由公式計(jì)算1個(gè)大氣壓、給定溫度下的氣體粘度

g1；求取混合物粘度步驟：(2)確定氣體的視對(duì)應(yīng)壓力、溫度；(3)查圖版,求［

/

g1］；1.低壓下3.天然氣粘度的特點(diǎn)①氣體的粘度隨溫度的增加而增加；②氣體的粘度隨氣體分子量的增大而減??；③低壓范圍內(nèi)，氣體的粘度幾乎與壓力無關(guān)。大氣壓下天然氣的粘度曲線2.高壓下①氣體的粘度隨壓力的增加而增加；在高壓下，氣體密度變大，氣體分子間的相互作用力起主要作用，氣體層間產(chǎn)生單位速度梯度所需的層面剪切應(yīng)力很大。②氣體的粘度隨溫度的增加而減??；③氣體的粘度隨氣體分子量的增加而增加。高壓下，氣體的粘度具有類似于液態(tài)粘度的特點(diǎn)。討論題1.天然氣的偏差因子Ｚ和天然氣的體積系數(shù)Ｂg在概念上有何異同點(diǎn)？作業(yè)題:P1-23103儲(chǔ)層烴類系統(tǒng)的相態(tài)

儲(chǔ)層流體的物理性質(zhì)油氣的溶解與分離天然氣的高壓物性原油的高壓物性地層水的高壓物性104儲(chǔ)層流體石油天然氣地層水一些分子結(jié)構(gòu)相似的碳?xì)浠衔锏幕旌衔锖蜕倭糠翘細(xì)浠衔锏幕旌衔飪?chǔ)層烴類:烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴105（1）高溫高壓，且石油中溶解有大量的烴類氣體；儲(chǔ)層流體的特點(diǎn)：（2）隨溫度、壓力的變化，油藏流體的物理性質(zhì)也會(huì)發(fā)生變化。同時(shí)會(huì)出現(xiàn)原油脫氣、析蠟、地層水析鹽或氣體溶解等相態(tài)轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。原因烴類物質(zhì)的組成是內(nèi)因；溫度、壓力是外因。106

一、天然氣的組成及表示方法、分類

石蠟族低分子飽和烷烴（主要）CH470－98％C2H6C3H8C4H10

非烴氣體（少量）H2S惰性氣體He、ArH2ON2COCO2>C5第一節(jié)儲(chǔ)層烴類的化學(xué)組成組成:指混合物體系中各個(gè)成分或組分及其相對(duì)含量。1.天然氣的組成107

2.天然氣組成的表示方法摩爾組成質(zhì)量組成體積組成

理想氣體108礦藏汽油蒸汽含量硫含量凝析氣油藏氣氣藏氣干氣<100g/m3≥100g/m3富氣酸氣≥1g/m3

凈氣<1g/m3

3.天然氣的分類（>C5H12）109110

②環(huán)烷烴

③芳香烴

④其它化合物

①烷烴C5～C16含氧化合物：含硫化合物：含氮化合物：高分子雜環(huán)化合物：苯酚、脂肪酸硫醇、硫醚、噻吩吡咯、吡啶、喹啉、吲哚膠質(zhì)、瀝青質(zhì)二、石油的組成、商品性質(zhì)及分類1.石油的組成1112.石油的商品性質(zhì)餾分組成含硫量瀝青質(zhì)膠質(zhì)含蠟量固點(diǎn)凝粘度相對(duì)密度指標(biāo)：--148-2.35-20.722.633-63.50.8893任丘P層------3.418.130-12.30.8394川中油田---6.40.260.1517.44.73-7-37.40.9037遼河C區(qū)21.85899.511.89.6513.82162.2*-0.9744江漢W區(qū)------22.68.3-15.5-12.90.8530玉門L層3518583.70.130.0112.62.04-50-19.230.8699克拉瑪依20.54.0974.810.136.2713.986.17-1225.5551.970.9174大港M層11.21.915.88.952.256.627.50-12157.5427.50.9547孤島G層20979.55.50.473.118.317.93317.9537.690.8845勝利T區(qū)2814882.50.15-13.328.624-17.400.8753大慶S區(qū)<300℃/%<200℃/%初餾點(diǎn)(℃)70℃50℃餾分組成殘?zhí)?%含硫量/%瀝青質(zhì)/%膠質(zhì)/%含蠟量/%凝固點(diǎn)/℃運(yùn)動(dòng)粘度/(cm2/s)相對(duì)密度D420

性質(zhì)原油我國部分油田地面原油性質(zhì)112113含硫量膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量含蠟量

多膠原油>25％8～25％膠質(zhì)原油

3.石油的分類少硫原油<0.5%>0.5%硫含原油<8％少膠原油高含蠟原油>2％1～2％含蠟原油<1％少蠟原油114第二節(jié)油氣的相態(tài)一、體系、相、組分、組成

體系：指由一定種類和質(zhì)量的物質(zhì)所組成的整體。

相：指體系或系統(tǒng)中具有相同成分、相同物理、化學(xué)性質(zhì)的均勻物質(zhì)部分。

組分：指混合物體系中的各個(gè)成分。

組成：指混合物體系中各個(gè)成分或組分及其相對(duì)含量。通常：儲(chǔ)層烴類一般有氣、液、固三種相態(tài)；儲(chǔ)層：儲(chǔ)層烴類一般有氣、液、氣—液三種相態(tài)。115二、相圖

某一個(gè)體系的相態(tài)是壓力(p)、溫度(T)和比容(v)的函數(shù)：相態(tài)方程用來表示相態(tài)方程的圖形。油田開發(fā)中最常用的是：p—T相圖。116117118三、單、雙、多組分相態(tài)特征

1.單組分體系的相態(tài)特征

單調(diào)曲線

三個(gè)區(qū)：

①液相區(qū)②氣相區(qū)③氣液兩相區(qū)

極值點(diǎn)飽和蒸汽壓線泡點(diǎn)線露點(diǎn)線臨界點(diǎn)泡點(diǎn)露點(diǎn)

臨界點(diǎn)：體系中兩相共存的壓力和溫點(diǎn)。119泡點(diǎn)：開始從液相中分離出第一批氣泡時(shí)的壓力、溫度。露點(diǎn)：開始從氣相中凝結(jié)出第一批液滴時(shí)的壓力、溫度。120AC線上的點(diǎn)，也稱飽和壓力點(diǎn)AC線上的點(diǎn)泡點(diǎn)露點(diǎn)臨界點(diǎn)C點(diǎn)，氣液兩相共存的最高壓力、最高溫度點(diǎn)三點(diǎn)液相中分離出氣泡時(shí)壓力、溫度點(diǎn)組成的線氣相中凝結(jié)出液珠時(shí)壓力、溫度點(diǎn)組成的線泡點(diǎn)線露點(diǎn)線飽和蒸汽壓線氣液兩相共存的壓力、溫度點(diǎn)組成的線一線液相區(qū)氣液兩相區(qū)氣相區(qū)AC線以上AC線右下方AC線上的點(diǎn)油藏氣藏油氣藏三區(qū)121體系中兩相共存的最高壓力和最高溫度點(diǎn)。指溫度(或壓力)一定時(shí),開始從液相中分離出第一批氣泡時(shí)的壓力(或溫度)。臨界壓力(Pc)臨界溫度(Tc)指溫度(或壓力)一定時(shí),開始從氣相中凝結(jié)出第一批液滴時(shí)的壓力(或溫度)。由泡點(diǎn)軌跡組成的線。由露點(diǎn)軌跡組成的線。露點(diǎn)：泡點(diǎn)：臨界點(diǎn)：泡點(diǎn)線：露點(diǎn)線：122C2H61232.雙組分體系的相態(tài)特征開口環(huán)線三區(qū)

五點(diǎn)臨界凝析壓力點(diǎn)臨界凝析溫度點(diǎn)泡點(diǎn)線和露點(diǎn)線相交124意義：臨界點(diǎn)：泡點(diǎn)線和露點(diǎn)線的交匯點(diǎn)。使該體系的氣相和液相的所有內(nèi)涵性質(zhì)(指與數(shù)量無關(guān)的性質(zhì))如密度、粘度、表面張力、化學(xué)電位等相同的壓力、溫度點(diǎn)。臨界凝析溫度點(diǎn)：臨界凝析壓力點(diǎn)：指氣液兩相共存的最高壓力點(diǎn)。指氣液兩相共存的最高溫度點(diǎn)。125126雙組分體系相圖的特點(diǎn)：1)任一雙組分混合物的兩相區(qū)都位于兩純組分的飽和蒸氣壓曲線之間；2)兩組分的分配比例越接近,兩相區(qū)面積越大；3)兩相區(qū)、臨界點(diǎn)向占優(yōu)勢的組分的飽和蒸氣壓曲線遷移；4)雙組分混合物的臨界壓力一般都高于各組分的臨界壓力；混合物的臨界溫度都居于兩純組分的臨界溫度之間；5)兩組分的分子量差別越大,臨界點(diǎn)軌跡線所包面積越大，兩相區(qū)最高壓力越高；1273.多組分體系的相態(tài)特征未飽和油藏飽和油藏凝析氣藏純氣藏過飽和油藏反常凝析區(qū)第二液相含量最大點(diǎn)等液量四區(qū)

三線六點(diǎn)各類油氣藏的開發(fā)特點(diǎn)128PCT線包圍的陰影部分AC線，液相區(qū)與兩相區(qū)的分界線BC線，氣相區(qū)與兩相區(qū)的分界線虛線，線上的液相含量相等AC線以上BC線右下方ACB線包圍的區(qū)域AC線上的點(diǎn)，也稱飽和壓力點(diǎn)BC線上的點(diǎn)C點(diǎn)，泡點(diǎn)線與露點(diǎn)線的交點(diǎn)P點(diǎn)，兩相共存的最高壓力點(diǎn)T點(diǎn)，兩相共存的最高溫度點(diǎn)油藏氣藏油氣藏凝析氣藏液相區(qū)反常凝析區(qū)氣液兩相區(qū)氣相區(qū)泡點(diǎn)線露點(diǎn)線等液量線泡點(diǎn)露點(diǎn)臨界點(diǎn)臨界凝析壓力點(diǎn)臨界凝析溫度點(diǎn)第二露點(diǎn)氣體在等溫降壓過程中出現(xiàn)的露點(diǎn)三線四區(qū)六點(diǎn)129各類油氣藏的開發(fā)特點(diǎn)J點(diǎn)－油藏液態(tài)壓力下降泡點(diǎn)線(飽和壓力)壓力下降氣液兩相A點(diǎn)－凝析氣藏氣態(tài)壓力下降氣液兩相壓力下降氣態(tài)I點(diǎn)－飽和油藏液態(tài)壓力稍微下降氣液兩相F點(diǎn)－氣藏氣態(tài)壓力下降氣態(tài)L點(diǎn)－過飽和油藏(帶氣頂?shù)挠筒?氣液兩相130四、典型油氣藏相態(tài)特征131132CO2提高原油采收率相圖變化133(3)等液量線由在露點(diǎn)附近密集轉(zhuǎn)變?yōu)樵谂蔹c(diǎn)線附近密集。(1)臨界點(diǎn)從右向左轉(zhuǎn)移,這一規(guī)律與雙組分體系是一致的；(2)相圖面積逐漸變小,油的兩相區(qū)較開闊,氣的兩相區(qū)較狹窄；認(rèn)識(shí)

從低收縮油、高收縮油、凝析氣、濕氣至干氣，油氣混合物的相圖有如下變化：

134

1.根據(jù)圖1.1.4試分析為什么在混相驅(qū)提高采收率時(shí)，要選用二氧化碳和丙烷而很少選用氮?dú)夂图淄樽骰煜鄤?/p>

2.相圖分析對(duì)提高凝析氣藏采收率有何重要意義？討論題

135

油藏巖石的物理性質(zhì)第一節(jié)砂巖的骨架性質(zhì)

砂巖的粒度組成

巖石的比面

巖石的膠結(jié)物質(zhì)與膠結(jié)類型孔隙性巖石孔隙裂縫溶洞儲(chǔ)集空間滲流通道為油氣提供滲透性136砂巖的孔隙性質(zhì)

巖石的孔隙、孔隙結(jié)構(gòu)與孔隙度

儲(chǔ)層流體飽和度

儲(chǔ)層巖石的滲透率

毛細(xì)管滲流模型

巖石的壓縮系數(shù)及油藏的綜合壓縮系數(shù)137巖石沉積巖如碎屑巖、碳酸鹽巖等巖漿巖如花崗巖、玄武巖等如大理巖、片麻巖等變質(zhì)巖(世界99%以上)沉積巖層碎屑巖儲(chǔ)集層碳酸鹽巖儲(chǔ)集層我國大部分油田波斯灣盆地華北古潛山油田決定于碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)組分及其組合或結(jié)合關(guān)系決定于碎屑顆粒的大小及其組合或結(jié)合關(guān)系碎屑巖的孔滲特性碳酸鹽巖的孔滲特性138一、砂巖的粒度組成1.砂巖粒度組成的概念及測定方法指構(gòu)成砂巖的各種大小不同的顆粒的相對(duì)含量,以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示。

(1)砂巖的粒度組成：(2)測定方法薄片法篩析法沉降法較大直徑的砂粒組成中小直徑的砂粒組成粒徑小于40μm以下顆粒139將巖石洗油、烘干、稱質(zhì)量、解析、過套篩、分篩稱質(zhì)量、計(jì)算。基本做法：套篩的篩孔以毫米直接表示篩孔孔眼大小以每英寸長度上的孔數(shù)表示目或號(hào)①篩析法相鄰的兩級(jí)篩孔孔眼的級(jí)差為

或通過最小篩孔的篩子(最細(xì)一層篩子,400目或37μm孔徑)的顆粒采用沉降法進(jìn)行分析。242140141142斯托克(C.J.Stokes)公式：原理在合適的介質(zhì)中測定顆粒在外力場作用下的沉降速度,間接確定顆粒的粒度組成。v—直徑為d的顆粒在密度為ρ的液體中的沉降速度,cm/s；d—顆粒直徑,cm；ρg——顆粒密度,g/cm3；μ—液體的運(yùn)動(dòng)粘度,cm2/s；ρl——液體的密度,g/cm3；g——重力加速度,980cm/s2。適用條件顆粒直徑為10～50μm；顆粒的質(zhì)量濃度不應(yīng)超過1%。②沉降法143——i級(jí)顆粒的平均直徑,mm；Di——i級(jí)顆粒直徑的上限,mm；di+1——i級(jí)顆粒直徑的下限,mm。各粒級(jí)的平均直徑：144表示方法：(3)粒度組成的表示方法及評(píng)價(jià)方法數(shù)字圖形準(zhǔn)確直觀、明了145尖峰越高，粒度組成越均勻曲線越陡，粒度組成越均勻用途計(jì)算粒度的特征參數(shù)(評(píng)價(jià)指標(biāo))；定量地評(píng)價(jià)巖石粒度組成的均勻程度。146①巖石的不均勻系數(shù)α：

累計(jì)分布曲線上某兩個(gè)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)所對(duì)應(yīng)的顆粒直徑之比值。不均勻系數(shù)小于2的巖石,可視為均質(zhì)巖石。α值大于1；α值越接近于1,則表明粒度組成越均勻；一般儲(chǔ)層巖石的不均勻系數(shù)在1～20之間；粒度評(píng)價(jià)指標(biāo)147

②分選系數(shù)特拉斯克(P.D.Trask)公式：以累計(jì)質(zhì)量25%,50%和75%三個(gè)特征點(diǎn),將累計(jì)分布曲線劃分為四段。具體作法：d25—累計(jì)分布曲線上,累計(jì)質(zhì)量為25%處對(duì)應(yīng)的粒級(jí)直徑。S—分選系數(shù)；d75—累計(jì)分布曲線上,累計(jì)質(zhì)量為75%處對(duì)應(yīng)的粒級(jí)直徑；S>4.5分選差特拉斯克(Trask)規(guī)定：S=1～2.5分選好S=2.5～4.5分選中等148

③?？?R.M.Folk)、沃德(W.C.Ward)參數(shù)(1957年)等比粒級(jí)分類方法φ=-log2d?？?、沃德參數(shù)的計(jì)算式：平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差(分選系數(shù))

偏度峰態(tài)149150151二、巖石的比面

巖石的比表面積：指單位體積巖石的總表面積,m2/m3?；蛑竼挝惑w積巖石內(nèi)所有孔隙的內(nèi)表面積。

當(dāng)所有巖石骨架顆粒間是點(diǎn)接觸時(shí),即為所有顆粒的總表面積。式中S——巖石的比面,m2/m3；

A——巖石顆粒的總表面積,m2；

V——巖石的體積,m3?！皫r石體積”外表體積骨架體積孔隙體積152

設(shè)巖石模型邊長為L,沿任一邊長排列n個(gè)球,模型中共有n3個(gè)球；球直徑為D；單個(gè)球表面積為πD2；所有球的表面積為n3πD2；巖石的外表體積為n3D3。以巖石外表體積為基數(shù)的比面表達(dá)式：153以巖石骨架體積為基數(shù)的比面表達(dá)式：以巖石孔隙體積為基數(shù)的比面表達(dá)式：三個(gè)不同基數(shù)的比面的關(guān)系：154巖石比面的影響因素

巖石比面的大小影響化學(xué)方法采油的藥劑消耗①顆粒直徑顆粒直徑變小,比面值變大。主要粒級(jí)分布(mm)砂巖的比面(cm2/cm3)1～0.25500～9500.25～0.1950～23000.1～0.01>2300普通砂巖細(xì)砂巖泥砂巖比面越大,說明其骨架的分散程度越大,構(gòu)成骨架的顆粒越細(xì)。②泥質(zhì)含量泥質(zhì)含量越多,巖石比面越大。③顆粒形狀顆粒越不規(guī)則,巖石比面越大。155巖石比面的測定方法(1)實(shí)驗(yàn)測定法（直接法）Kozeny-Carman方程(1927)：式中Sb——以巖石骨架體積為基數(shù)的比面,cm2/cm3；

φ——巖心的孔隙度,小數(shù)；

A——巖心的截面積,cm2；

L——巖心的長度,cm；

Q——通過巖心的空氣流量,cm3/s；

μ——空氣的粘度,0.1Pas；

H——空氣通過巖心時(shí)的穩(wěn)定水柱壓頭,cm。156(2)資料計(jì)算法（間接法）

已知巖石的粒度組成分析資料，假定任一粒級(jí)直徑為di的顆粒，其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為gi,則在單位體積巖石中,直徑為di的顆粒的比面為：考慮單位體積巖石中所有粒級(jí)的顆粒,則：

引入形狀校正系數(shù)C=1.2～1.4,它表示由于顆粒形狀不規(guī)則而引起比面增加。157三、巖石的膠結(jié)物與膠結(jié)類型①泥質(zhì)膠結(jié)物粘土礦物(遇水膨脹、分散或絮凝)

1.巖石的膠結(jié)物蒙脫石>含膨脹層的混合層粘土>伊利石>高嶺石鈉蒙皂石600％～1000％伊利石減小孔隙的有效滲流半徑高嶺石充填粒間孔隙，隨流體運(yùn)移綠泥石二次沉淀對(duì)儲(chǔ)層的潛在影響158②灰質(zhì)膠結(jié)物碳酸鹽類礦物(遇酸反應(yīng))方解石（CaCO3）白云石（CaMg(CO3)2）菱鐵礦（FeCO3）與酸反應(yīng)生成沉淀酸敏礦物綠泥石159③硫酸鹽膠結(jié)物④硅質(zhì)膠結(jié)物(膠結(jié)最結(jié)實(shí))硅酸鹽石膏和硬石膏(高溫脫水)石膏CaSO4?nH2O硬石膏CaSO4影響束縛水飽和度的測定值1602.膠結(jié)類型：

巖石的膠結(jié)類型主要受膠結(jié)物含量、分布及顆粒與膠結(jié)物的結(jié)合方式的控制。

定義：膠結(jié)物在巖石中的分布狀況與碎屑顆粒的接觸關(guān)系。①基底膠結(jié)②孔隙膠結(jié)③接觸膠結(jié)④雜亂膠結(jié)巖石的膠結(jié)類型:161第二節(jié)油藏巖石的孔隙性

一、儲(chǔ)層巖石的孔隙和孔隙結(jié)構(gòu)1.孔隙巖石中未被碎屑顆粒、膠結(jié)物或其它固體物質(zhì)充填的空間。裂隙(縫)孔隙空洞空隙砂巖的孔隙大小和形態(tài)取決于砂粒的相互接觸關(guān)系、后來的成巖后生作用引起的變化以及膠結(jié)狀況?？紫?622.儲(chǔ)層巖石的孔隙特征碳酸鹽巖：原生孔、溶蝕孔、生物鉆孔、收縮孔和裂縫孔隙等。碎屑巖：粒間孔、溶蝕孔、微孔隙和裂隙。1631641653.孔隙結(jié)構(gòu)：巖石中孔隙和喉道的幾何形狀、大小、分布及其相互連通關(guān)系。△孔隙配位數(shù)：每個(gè)孔道所連通的喉道數(shù)。△孔喉比：孔隙與喉道直徑的比值?！骺紫队厍龋簬r石兩端面間連通孔隙的最短路徑與直線距離的比值。流體質(zhì)點(diǎn)實(shí)際流經(jīng)的巖石孔隙長度與巖石外觀長度之比?？紫督Y(jié)構(gòu)參數(shù)166

孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)巖石儲(chǔ)集性能和滲透能力有何影響？巖石的孔隙結(jié)構(gòu)與顆粒的大小、分選性質(zhì)、顆粒接觸方式等有何密切相關(guān)？167二、儲(chǔ)層巖石的孔隙度或：單位巖石體積中孔隙體積所占的比例。1.定義：巖石孔隙體積與巖石外表體積之比；168設(shè)：巖石模型邊長為L,沿任一邊長排列n個(gè)球,模型中共有n3個(gè)球；球直徑為D；巖石的外表體積為n3D3。以巖石外表體積為基數(shù)的孔隙度表達(dá)式：單個(gè)球體積為；所有球的體積為；169儲(chǔ)層巖石(砂巖)孔隙度評(píng)價(jià)正方體：菱形：粘土巖或頁巖的孔隙度為20%～45%,它取決于該巖石的成因和埋藏深度。

實(shí)際儲(chǔ)層巖石孔隙度值的范圍如下：砂巖孔隙度為10%～40%,主要受砂巖的性質(zhì)和其膠結(jié)狀態(tài)控制。碳酸鹽巖孔隙度介于5%～25%之間。有效孔隙度1702.孔隙度的分類(1)絕對(duì)孔隙度巖石總孔隙體積或絕對(duì)孔隙體積巖石外表體積或視體積(2)有效孔隙度在一定的壓差作用下，被油、氣、水飽和且連通的孔隙體積(3)流動(dòng)孔隙度在一定的壓差作用下，飽和于巖石孔隙中的流體發(fā)生運(yùn)動(dòng)時(shí)，與可動(dòng)流體體積相當(dāng)?shù)哪遣糠挚紫扼w積三種孔隙度的關(guān)系171φf——次生孔隙度(裂縫或孔洞孔隙度),小數(shù)。φp——原生孔隙度,小數(shù)；φt——總孔隙度,小數(shù)；3.雙重介質(zhì)的孔隙度雙重孔隙介質(zhì)：在油氣田開發(fā)工程中,凡帶有裂縫—孔隙或溶洞—孔隙的孔隙系統(tǒng)的儲(chǔ)層巖石。172基質(zhì)孔隙裂縫孔隙173三、儲(chǔ)層孔隙度的影響因素1.顆粒的分選性和磨圓度顆粒的分選性越好,顆粒的圓度越好,巖石的孔隙度越大。1742.膠結(jié)物接觸膠結(jié)最大，孔隙膠結(jié)次之，基底膠結(jié)最小。①成分：泥質(zhì)膠結(jié)的砂巖較為疏松,孔隙性較好。鈣質(zhì)膠結(jié)孔隙性較差：②含量：含量增加,孔隙度顯著降低。③膠結(jié)類型：1753.巖石的壓實(shí)程度巖石孔隙度隨埋深的增加而減小。4.成巖后生作用②地下水活躍溶蝕巖石顆粒及膠結(jié)物,使巖石孔隙度增加；①受構(gòu)造力作用,儲(chǔ)層巖石產(chǎn)生微裂隙,使巖石的孔隙度增加；③地下水中的礦物質(zhì)沉淀,充填或縮小巖石孔隙,導(dǎo)致巖石孔隙度減小。176177四、研究巖石孔隙度的方法1.實(shí)驗(yàn)室方法①測定巖石總體積的方法尺量法排開體積法浮力測定法②測定巖石骨架體積的方法比重瓶法沉沒法氣體膨脹法③測定巖石孔隙體積的方法氣體膨脹法飽和稱重法壓汞法(2.以井下測試技術(shù)為基礎(chǔ)的方法)178第三節(jié)油藏流體飽和度

一、油藏流體飽和度單位孔隙體積中流體所占的比例。(同一油藏)定義：(l=o，w，g)勘探階段：原始飽和度開發(fā)階段：目前飽和度179二、束縛水飽和度

分布和殘存在巖石顆粒接觸處角隅和微細(xì)孔隙中或吸附在巖石骨架顆粒表面，不可流動(dòng)的水。1.束縛水

單位孔隙體積中束縛水所占的比例。2.束縛水飽和度Swc180油藏的原始含油飽和度：3.儲(chǔ)量計(jì)算油藏的地質(zhì)儲(chǔ)量：1814.束縛水飽和度影響因素分析①巖石的孔隙結(jié)構(gòu)巖石孔隙小，連通性差，束縛水飽和度大。③巖石的潤濕性隨巖石親水性的增強(qiáng)，束縛水飽和度增加。②巖石中泥質(zhì)含量泥質(zhì)含量增加，束縛水飽和度增大。182183184

圖2.4.5東濮凹陷油層潤濕性與物性、驅(qū)替壓力和束縛水飽和度關(guān)系（周錫智，1990）185三、殘余油飽和度1.殘余油

被工作劑驅(qū)洗過的地層中被滯留或閉鎖在巖石孔隙中的油。殘余油占儲(chǔ)層的孔隙體積的比例。2.殘余油飽和度Sor油藏采收率186四、油、氣、水飽和度測定方法室內(nèi)方法礦場方法①常規(guī)巖心分析方法②特殊巖心分析方法①靜態(tài)分析方法②動(dòng)態(tài)分析方法▲蒸餾抽提法▲常壓干餾法187油藏飽和度與地面飽和度的差異188189一、巖石的壓縮系數(shù)—等溫條件下巖石孔隙體積隨有效壓力的變化值,cm3/MPa。式中C—巖石的壓縮系數(shù),1/MPa；Vf—巖石的外表體積,cm3；上覆壓力與孔隙壓力的差值

定義:

等溫條件下單位體積巖石中孔隙體積隨有效壓力的變化值。第四節(jié)油藏巖石的壓縮系數(shù)190I,j——巖石外表體積，骨架體積，孔隙體積；191

巖石壓縮系數(shù)C是有效壓力ΔP的函數(shù),將定義式分離變量,得：

積分：或地層原始孔隙度目前地層孔隙度192二、油藏的綜合壓縮系數(shù)物理意義：

當(dāng)?shù)貙訅毫档蛦挝粔毫r(shí)，單位體積巖石中由于巖石孔隙體積的縮小和孔隙中流體的膨脹而變化的總體積。油藏彈性采油量：193第五節(jié)油藏巖石的滲透性

巖石的滲透性：在一定的壓差作用下，儲(chǔ)層巖石讓流體在其中流動(dòng)的性質(zhì)。其大小用滲透率表示。一、達(dá)西定律1856年、法國人、享利·達(dá)西未膠結(jié)砂充填模型水流滲濾試驗(yàn)達(dá)西實(shí)驗(yàn)裝置194修正達(dá)西公式式中v—實(shí)驗(yàn)流體的滲濾速度；

h—測壓管液面相對(duì)于Z=0的高度；

ρ—實(shí)驗(yàn)流體的密度；

——

實(shí)驗(yàn)流體的粘度；

Z—P點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)面的高度；1951.水平線性穩(wěn)定滲流的達(dá)西公式：196分離變量并積分,得：滲透率達(dá)西方程式中

K——液測滲透率,μm2；

P1——進(jìn)口壓力,0.1MPa；

P2——出口壓力,0.1MPa；

μ——液體粘度,mPa·s；

A——巖石樣品的過流斷面面積,cm2；

L——巖石樣品的長度,cm；

Q——液體的流量,cm3/s。1972.平面徑向滲流的達(dá)西公式：忽略流體的壓縮性，由定義得分離變量并積分得198

粘度為1mPa·s(厘泊)的流體,在981000dyn/cm2壓差下,通過截面積為1cm2,長為1cm的巖石,當(dāng)流量為1cm3/s時(shí),該巖石的滲透率為1.02μm2。滲透率單位的物理意義為199K是僅與巖石自身性質(zhì)有關(guān)的參數(shù),它只決定于巖石的孔隙結(jié)構(gòu)。K為巖石的絕對(duì)滲透率與所通過的流體性質(zhì)無關(guān)達(dá)西實(shí)驗(yàn)：①巖石孔隙100%為某種流體飽和；②流體在巖石孔隙中的滲流保持為層流；③流體與巖石不發(fā)生反應(yīng)。

200二、氣測滲透率

在巖石長度L的每一斷面的壓力不同，氣體體積流量在巖石內(nèi)各點(diǎn)上是變化的，是沿著壓力下降的方向不斷膨脹。玻義爾—馬略特定律則：201分離變量并積分，則：氣測滲透率的計(jì)算公式：202Klinkenbeger實(shí)驗(yàn)結(jié)果(1)不同平均壓力下測得的氣體滲透率不同；(2)不同氣體測得的滲透率不同；(3)不同氣體測得滲透率和平均壓力呈直線關(guān)系，當(dāng)平均壓力趨于無窮大時(shí)，交縱坐標(biāo)于一點(diǎn)。等價(jià)液體滲透率Klinkenberg滲透率或三、克林肯柏格效應(yīng)同一巖石，氣測滲透率總比液測滲透率高。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)：203Klinkenberg滲透率：K∞—Klinbenberg滲透率,μm2；式中Kg—在平均壓力和流量下測得的氣體滲透率,μm2；b—與巖石孔隙結(jié)構(gòu)及氣體分子平均自由程有關(guān)的系數(shù),亦稱Klinkenberg系數(shù)。c—比例系數(shù)；λ—?dú)怏w分子平均自由程；r—巖石孔隙半徑；—平均氣體壓力。204液體在孔道中心的液體分子比靠近孔道壁表面的分子流速要高；而且,越靠近孔道壁表面,分子流速越低；靠近孔壁表面的氣體分子與孔道中心的分子流速幾乎沒有什么差別。氣體滲透率大于液體滲透率的根本原因Klinkenberg效應(yīng)滑動(dòng)效應(yīng)或氣體滑動(dòng)效應(yīng)示意圖a-孔道中的液體流動(dòng)；b-同一孔道中氣體流動(dòng)氣體205206四、儲(chǔ)層巖石滲透率的求取1.實(shí)驗(yàn)室方法測定2.測井方法或油藏工程方法測定常規(guī)小巖心滲透率測定:①全直徑巖心滲透率測定②徑向滲透率測定207式中

K——滲透率,10-3μm2；

C——稱“C值”,為該儀器上讀數(shù)；

L——巖樣長度,cm；

A——巖樣截面積,cm2Pa——大氣壓力,10-1MPa；

P1——進(jìn)口壓力,10-1MPa；

P2——出口壓力,10-1MPa；

Qor——流量孔板的流量值,cm3/s；

hw——流量孔板前水柱高度,mm；

μ——?dú)怏w的粘度,mPa·s。208五、滲透率的影響因素1.沉積作用對(duì)滲透率的影響①巖石結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征對(duì)滲透率的影響砂巖的粒度分布范圍越廣,顆粒分選性越差,膠結(jié)物質(zhì)含量越多,其滲透率就越低。C

—常系數(shù),具體數(shù)值與巖石粒度有關(guān)；

d—巖石平均顆粒直徑,μm；

a—巖石顆粒的標(biāo)準(zhǔn)偏差；

K—巖石滲透率,×10-3μm2。巖石滲透率與平均顆粒直徑的平方成正比，與顆粒的分選性成反比。巖石結(jié)構(gòu)209層理和紋理的發(fā)育程度,沉積旋回、韻律等。構(gòu)造特征

一般正韻律沉積的砂巖其滲透率明顯上低下高，而反韻律沉積剛好與之相反。

層理的方向性、遞變性等構(gòu)造,導(dǎo)致砂巖滲透率的方向性。

滲透率方向性是指巖石滲透率在水平方向上和垂直方向上的差異。

沉積旋回、韻律特征導(dǎo)致巖石滲透率在縱向上的差異。210②巖石孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)滲透率的影響巖石的孔隙可分成孔隙和喉道兩部分。主要作用

φ——巖石孔隙度,小數(shù)；

r——孔喉半徑,μm；

τ——迂曲度,表示孔道的曲折程度,τ=1.5～5.5。

意義：孔喉的大小和孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度對(duì)滲透率的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于孔隙度的影響。Carman-Kozeny公式巖石兩端面間的連通孔隙的有效距離與巖石兩端面的直線距離的比值。迂曲度：211

孔隙內(nèi)表面粗糙程度不同,當(dāng)流體經(jīng)過時(shí)對(duì)流體的滯留和拖曳作用不同,流體所受的阻力也不同。

巖石孔隙內(nèi)表面的粗糙度：包含在Carman-Kozeny公式中的τ系數(shù)中2122.成巖作用對(duì)滲透率的影響壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用。①壓實(shí)作用P0—實(shí)驗(yàn)初始?jí)毫χ?Pa；

P—實(shí)驗(yàn)壓力值,Pa；

K0—實(shí)驗(yàn)初始巖石滲透率,μm2；

K—實(shí)驗(yàn)壓力P時(shí)的巖石滲透率,μm2；

αk—滲透率變化系數(shù)。滲透率隨上覆壓力增加而降低213②膠結(jié)作用巖石滲透率顯著降低膠結(jié)物質(zhì)的沉淀和膠結(jié)作用巖石的孔隙通道變小喉道變細(xì)孔隙曲折性增加孔隙內(nèi)表面粗糙度增大214③溶蝕作用溶蝕作用巖石孔隙度增大溶蝕對(duì)巖石滲透率的影響不太顯著,一般使其變大①次生孔隙通道規(guī)則性差②孔喉比增加③孔道曲折性增加④孔隙內(nèi)表面粗糙度增加2153.構(gòu)造(地應(yīng)力)作用對(duì)滲透率的影響

儲(chǔ)層巖石在地下應(yīng)力場的作用下,會(huì)形成斷裂和微裂縫。影響巨大Kf——裂縫滲透率,μm2；b——裂縫寬度,μm；φr——裂縫孔隙度,小數(shù)。

低滲、特低滲儲(chǔ)層。2164.流體—巖石系統(tǒng)的相互作用對(duì)滲透率的影響淡水或低礦化度水粘土礦物膨脹流體中的懸浮物滯留在孔隙系統(tǒng)中原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和石蠟等成分吸附在巖石孔隙表面液體的吸附膜厚度微毛細(xì)管對(duì)液體滲透率的貢獻(xiàn)為零流體的滲流速度過高孔隙表面的微粒剝落沉積或滯留在孔喉部位217六、油藏巖石滲透率的評(píng)價(jià)218七、非均質(zhì)儲(chǔ)層滲透率的計(jì)算縱向非均質(zhì)儲(chǔ)層橫向非均質(zhì)儲(chǔ)層2191.縱向非均質(zhì)儲(chǔ)層（1）平面線性滲流設(shè)有三個(gè)滲透率不等的地層,流體作平面線性滲流,求地層平均滲透率。

由模型知：地層總厚為各層厚之和：h=h1+h2+h3地層流體總量為各層流量之和：Q=Q1+Q2+Q3各層滲透率分別為K1,K2,K3；地層驅(qū)動(dòng)壓差為P1-P2；地層寬度為b；地層長度為L；220若各層流體性質(zhì)相同,由達(dá)西公式：

得

縱向非均質(zhì)儲(chǔ)層平面線性滲流平均滲透率計(jì)算公式221（2）平面徑向滲流

若地層厚度、流體流量、流體性質(zhì)等與平面線性流相同,驅(qū)動(dòng)壓差為Pe-Pw,