油层物理
油层物理教学课件
达350-450亿立方米；从中东、非洲进口原油（含国外经营）
2000-3000万吨。为此，需要规划建设相应的输油、输气国 际管线，开通从俄罗斯西西伯利亚、远东地区至中国，以及
未来中东—土库曼斯坦至国内的油气供应战略主渠道。
三、油层物理的研究内容
颗粒 实体 岩石 胶结物 油层 孔隙（空隙） 流体：油－水、气－水、油－气－水
海洋石油总公司原油生产正处于上升期，1996年产油 量已达1500万吨，预计本世纪末仍可保持在1500万吨左 右。2001-2010年预计可新增探明储量10亿吨左右，2010 年原油产量可达2000万吨左右。这样，2010年全国原油
产量大致可达17000～19000万吨。
中国陆上油田的主体是60-70年代投入生产的，进入80 年代以后油田普遍进入高含水采油期，依靠加密钻生产井才 维持产量的稳定。1981-1995年期间通过钻加密井所增加的 可采储量占新增可采总储量的46.2%；其新建生产能力占新 建总生产能力的53.8%。
1桶(bbl)＝0.158988m3
至1995年底，全国已发现油田454个，其中海域24个， 已投入开发油田342个，其中海域16个。
中国石油天然气总公司已投入开发油田320个，动用石油
地质储量129.57亿吨，其中可采储量43.11亿吨，最终采收
率33.3%；各类井共有103423口，其中，采油井72255口，注
1933年，美国人G.H.法奇等人首先进行了油层物 理方面的研究，研究了流体性质和测试技术； 1934年，R.D.乌索夫和M.马斯盖特等在达西定律 基础上研究了测量岩样渗透率的方法；
1935年，R.J.薛尔绍斯研究了井底取样器和测量 样品物理性质的方法。测量项目包括：压力-体积 -温度之间的关系，饱和度、饱和压力、油中的溶 解气量、原油由于气体的分离而导致的伸缩等。
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：
油层物理学
1、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）。
2、油气分离：当油气压力降低到油藏饱和压力时，油气体系就出现气液两相。
天然气从石油中分离的方式通常有接触分离、多级分力、微分分离。
接触分离（又称闪蒸分离、一次脱气）是指使油藏烃类体系从油藏状态瞬时变到某一特定温度、压力，引起油气分离并迅速达到相平衡的过程。
多级分力（又称多级脱气）是指在脱气过程中分几次降低压力，最后达到指定的压力的脱气方法。
5微分分离（又称微分脱气）在微分分离过程中随着气体的分离，不断地将气体放掉，即脱气是在系统组成不断变化的条件下进行的。
微分分离的级数远大于多级分离的级数。
3、压缩因子：物理意义为在给定温度和压力条件下，实际气体所占有的体积与理想气体所占有的体积之比，反映了相对理想气体，实际气体压缩的难易程度。
4、底层油体积系数：（又称原油地下体积系数）是指原有在地下的体积与其在地面脱气后的体积之比。
5、等温压缩系数：是指在等温条件下单位体积地层油体积随压力的变化率，表示地层油的弹性大小。
6、相对渗透率：是指岩石空隙中饱和多相流体时，岩石对每一相流体的有效渗透率与岩石绝对渗透率的比值。
7、平衡常数：是指在一定压力和温度条件下，气液两相处于平衡时，体系中某组分的气相和液相中的分配比例，也称平衡比。
8、两相体积系数：是指油藏压力低于泡点压力时，在给定压力下地层油和其释放出气体的总体积与它在地面脱气后的体积之比。
9、残余油饱和度：残余油是指被工作剂趋洗过的地层中被滞留或闭锁在岩石空隙中的油。
储层岩石孔隙中残余油的体积与孔隙体积的比值称为残余油饱和度。
10、一次采油，是指依靠天然能量开采原油的方法。
天然能量驱有：弹性驱（主要驱油能量为含油区岩石及液体的弹性能）、天然水驱（主要驱油能量为露头水柱压力）、气驱（主要驱油能量为气顶的膨胀能）、溶解气驱（主要驱油能量为溶解气的膨胀能）和重力驱（原油自身重力）11、二次采油，是指用注水的方法弥补采油的亏空体积，补充地层能量进行采油的方法。
油层物理学
油层物理学1、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）。
2、油气分离：当油气压力降低到油藏饱和压力时，油气体系就出现气液两相。
天然气从石油中分离的方式通常有接触分离、多级分力、微分分离。
接触分离（又称闪蒸分离、一次脱气）是指使油藏烃类体系从油藏状态瞬时变到某一特定温度、压力，引起油气分离并迅速达到相平衡的过程。
多级分力（又称多级脱气）是指在脱气过程中分几次降低压力，最后达到指定的压力的脱气方法。
5微分分离（又称微分脱气）在微分分离过程中随着气体的分离，不断地将气体放掉，即脱气是在系统组成不断变化的条件下进行的。
微分分离的级数远大于多级分离的级数。
3、压缩因子：物理意义为在给定温度和压力条件下，实际气体所占有的体积与理想气体所占有的体积之比，反映了相对理想气体，实际气体压缩的难易程度。
4、底层油体积系数：（又称原油地下体积系数）是指原有在地下的体积与其在地面脱气后的体积之比。
5、等温压缩系数：是指在等温条件下单位体积地层油体积随压力的变化率，表示地层油的弹性大小。
6、相对渗透率：是指岩石空隙中饱和多相流体时，岩石对每一相流体的有效渗透率与岩石绝对渗透率的比值。
7、平衡常数：是指在一定压力和温度条件下，气液两相处于平衡时，体系中某组分的气相和液相中的分配比例，也称平衡比。
8、两相体积系数：是指油藏压力低于泡点压力时，在给定压力下地层油和其释放出气体的总体积与它在地面脱气后的体积之比。
9、残余油饱和度：残余油是指被工作剂趋洗过的地层中被滞留或闭锁在岩石空隙中的油。
储层岩石孔隙中残余油的体积与孔隙体积的比值称为残余油饱和度。
10、一次采油，是指依靠天然能量开采原油的方法。
天然能量驱有：弹性驱（主要驱油能量为含油区岩石及液体的弹性能）、天然水驱（主要驱油能量为露头水柱压力）、气驱（主要驱油能量为气顶的膨胀能）、溶解气驱（主要驱油能量为溶解气的膨胀能）和重力驱（原油自身重力）11、二次采油，是指用注水的方法弥补采油的亏空体积，补充地层能量进行采油的方法。
油层物理学
油层物理学
油层物理学是一门研究地球内油气勘探开发的专业科学，是油气勘探前期重要科学基础，具有技术指导作用。
油层物理学侧重于研究地球深层物理现象以及影响油气勘探开发的构造岩性、地层、地层变形、岩石物理性质等自然因素，注重考虑构造活动的影响，在物理、化学、地质等科学知识的基础上阐述作用规律，以及油藏建立等等，是油气勘探开发科学的很重要的一种技术和技术理论相结合的独特科学。
从事油层物理学研究的人们，要掌握地球构造、地层类型及性质、岩石圈变形运动等构造相关的变形地质地球物理理论，对构造活动的影响进行正确认识与估计；要掌握岩石物理学与化学学的一些基本理论，研究油气的意外现象、油气的流动性特征及控制因素、油层失效破裂等油层物理学现象；要掌握地球电磁学、地热学等技术，运用地球物理方法研究油藏类型、油气主控等方面的知识；还要掌握地质调查技术与钻探技术等等方面的工作，可以在实际油气勘探开发中灵活运用。
为提高实际油气勘探开发的效益，还需要结合现代计算机、大数据等技术，按照定性和定量的方法，学习和研究不容忽视的油层物理学的力学特征上的影响，研究资源有限的油层物理学研究方法，更好的帮助人们解决产油难题。
（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。
(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。
【油层物理】油层物理
一．定义1.临界点：单组分物质体系的临界点是该体系两相共存的最高压力和最高温度。
2.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)。
3.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)。
4.接触分离（闪蒸分离）：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。
5.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。
6.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。
7.地层油的溶解汽油比：把地层油在地面条件进行（一次）脱气，分离出的气体在标准条件（20度0.101MPa）下的体积与地面脱气原油体积的比值。
定义2：1m3的地面脱气油，在油藏条件下所溶解的气体的标准体积。
8.地层油相对密度：地层温度压力条件下的元有的相对密度（=地层条件下油密度/4度的水密度）。
“原油相对密度”--表示地面油相对密度。
9.地层油的体积系数：原油在地下的体积与其在地面脱气后的体积之比。
10.地层油的两相体积系数：油藏压力低于泡点压力时,在给定压力下地层油和其释放出气体的总体积与它在地面脱气后的体积之比11.地层油的等温压缩系数：在温度一定的条件下,单位体积地层油随压力变化的体积变化率（P>Pb）12.地层水的矿化度：表示地层水中无机盐量的多少，mg/L13.地层水的体积系数：在地层温度、压力下地层水的体积与其在地面条件下的体积之比。
14.地层水的压缩系数：在地层温度下，单位体积地层水的体积随压力变化的变化率15.地层水的粘度：反应在流动过程中水内部的摩擦阻力。
16.渗透性：岩石中流体可以在孔隙中流动的性质。
17.绝对渗透率：渗透率仅与岩石自身的性质有关，而与所通过的流体性质无关，此时的渗透率称为岩石的绝对渗透率。
油层物理油层物理PPT课件
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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
油层物理
油层：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。
油田：一个地区地下所有的油藏构成油田。
露点：温度一定，压力增加，开始从气相中凝结出第一批液滴的压力。
泡点：温度一定，压力降低，开始从液相中分离出第一批气泡的压力。
低收缩原油（常规重质油藏） ：指在地下溶有的气量少，采到地面后体积收缩较小的原油。
高收缩原油（轻质油藏） ：产出的液体数量明显的减少。
平衡常数：在一定的温度、压力下，油、气系统的气液两相达到平衡时，i 组分在气相、液相中的分配比 例（mol 浓度比） 。
质量组成 Wi：天然气中各组分的质量占气体总质量的百分数。
体积组成 Vi：相同 T、P 下，各组分的体积 Vi 占天然气总体积的百分数。
摩尔组成 yi：各组分的 mol 数 ni 与气体总的 mol 数的比例 在等温条件下，单位体积地层油体积随压力的变化率。
地层油体积随压力的变化率 地层油的等温压缩系数 Co：在等温条件下，单位体积地层油体积随压力的变化率。
在等温条件下，单位体积天然气气体的体积随压力的变化率。
天然气的等温压缩系数 Cg：在等温条件下，单位体积天然气气体的体积随压力的变化率。
一定质量天然气在地下的体积与其在地面标准状态 （20℃， 0.1MPa） 下的体积之比。
天然气的体积系数 Bg： 矿化度：表示地层水中含盐量的多少，mg/L。
粒度组成：指构成砂岩的各种大小不同的颗粒的含量.通常用质量百分数表示. 岩石的比面 S：单位体积（外表）岩石内所有孔隙的内表面积。
孔隙（pore） ：指岩石固相骨架间的一切空隙。
孔隙的类型有：粒间孔隙、裂缝、溶洞。
有效孔隙：直径大于 0.0002mm，可以让流体通过的孔隙。
孔隙度的定义：岩石的孔隙体积与岩石外表体积之比。
绝对孔隙度：岩石总孔隙（有效+无效孔隙）与岩石外表体积之比。
有效孔隙度：有效孔隙体积与岩石外表体积之比。
油层物理-储层岩石的物理特性
对称，Skp=0
粗偏度，Skp＞0
粗偏度，Skp＜0
5、粒度参数
（6）峰态 量度粒度组成分布曲线陡峭程度，即量度分布曲线的两个尾部颗 粒直径的展幅与中央展幅的比值。 95 5 Kp 2.44( 75 25 ) （7）颗粒等效直径 假想土壤模型：等径球形颗粒所组成的模型。
粒度组成累积 分布曲线上升段直 线越陡直，说明岩 石越均匀。该曲线 的最大用处是可以 根据曲线上的一些 特征点求得粒度参 数，进而从定量上 来表示岩石粒度组 成的均匀性。
100
累积重量(%)数
80 60 40 20 0 0.001
0.01 颗粒直径(mm)
0.1
1
粒度组成累积分布曲线
5、粒度参数
(1) 粒度中值 ( d50 )： 在累积分布曲线上相应累积重量百分数为50%的颗粒直径。 (2)不均匀系数n： 指累积分布曲线上某两个重量百分数所代表的颗粒直径之 比值。常用累积重量60%的颗粒直径d60与累积重量10%的 颗粒直径d10之比，即： a=1~2.4 均匀
2、粒度组成分析方法
岩石的粒度组成通常采用筛析法和水力沉降法来分析。
（1）筛析法：
原理：用成套筛子对捣碎岩石颗粒进行筛析（适用于直径 0.05mm以上的颗粒组分。主要用于砂岩分析 筛子的筛孔有两种表示 方法：一种是以英制每 英寸长度上筛孔数表示， 称为目或号；另一种则 是以毫米直接来表示筛 孔孔眼的大小。
70
重量（%）
70 60 50 40 30 20 10 0 0 0.1 0.2 0.3 颗粒直径，毫米 粒度组成分布曲线
重量（%）
60 50 40 30 20 10 0 0 0.1
60 50 40 30 20 10 0 0 0.1 0.2 0.3 颗粒直径，毫米 粒度组成分布曲线
油层物理知识点总结
油层物理知识点总结一、油气储层的物理性质1. 储层岩石的物理性质储层岩石的物理性质是指岩石在外部作用下表现出来的物理特征，主要包括孔隙度、渗透率、孔隙结构、孔隙连通性等。
储层岩石的物理性质直接影响着岩石的储集能力和渗流性能。
孔隙度是指储层岩石中孔隙空间所占的比例，其大小直接影响着岩石的储集能力。
渗透率是指流体在岩石中运移的能力，它受孔隙度、孔隙连通性和岩石孔隙结构的影响。
孔隙结构是指储层岩石中孔隙的形态和大小分布特征，它直接影响着岩石对流体的储集和运移能力。
孔隙连通性是指储层岩石孔隙之间的互相连接程度，对于流体的渗流性能具有重要影响。
2. 储层流体的物理性质储层流体的物理性质包括油气的密度、粘度、饱和度、渗透率等。
油气的密度是指油气的质量与体积的比值，它直接影响着油气在地下的运移和驱替过程。
粘度是指液体的内摩擦力，它直接影响着油气在储层中的流动能力。
饱和度是指储层岩石中的孔隙空间中含有流体的比例，它直接影响着储层中的流体储集能力。
渗透率是指储层流体在岩石孔隙中渗流的能力，它受孔隙度、孔隙连通性和流体的物理性质的影响。
3. 储层的物理模型储层的物理模型是指将储层岩石和流体的物理性质用数学模型来描述，以便进行评价和预测储层的性质和行为。
常见的储层物理模型包括孔隙模型、细观模型、孔隙介质模型等。
这些模型可以帮助地质学家和工程师更好地理解和分析储层的物理性质，为油气田的勘探和开发提供科学依据。
二、油层物理测井技术1. 测井装备和工具油层物理测井是研究储层的物理性质和流体性质的一种技术，主要通过在井孔中使用测井装备和工具来获取储层的物理数据。
常见的测井装备和工具包括γ射线测井仪、自感应测井仪、声波测井仪、电阻率测井仪等。
这些测井装备和工具可以在井孔中获取储层的物理数据，并通过数据处理和解释来分析和评价储层的性质。
2. 测井曲线及解释测井曲线是指通过测井仪器在井孔中获取的物理数据所绘制出来的曲线，主要包括γ射线曲线、自感应曲线、声波曲线、电阻率曲线等。
油层物理
摘要油层物理是研究储层岩石、岩石中的流体（油、气、水）以及流体在岩石中渗流机理的一门学科。
它表述的是油层的物理性质，储层的岩石骨架和储存于岩石骨架孔隙中的流体。
钻探一口油井，取心测得的孔隙度、渗透率等物性参数，反映的是这口井及井筒周围的油层物性参数，即所谓的“一孔之见”，从平面上看，如果这口井位于湖相水道砂微相中间，它的孔隙度、渗透率偏高，用此计算的储量偏大，因为向水道砂微相两侧的孔、渗参数肯定要小；如位于水道间的薄砂层中，那计算的储量可能偏小，要想真正控制就得还油层以本来面目。
早期资料较少是难以达到的，而随井网的不断完善，获取的动、静态信息的不断增加，新技术、新方法不断出现，就能还油层以真面目。
精细油藏描述是指油田投入开发后，随着开采程度的加深和动、静态资料增加，所进行的精细地质特征研究和剩余油分布描述，并不断完善储层预测的地质模型，称为精细油藏描述。
可以细分为开发初期、开发中期和开发后期精细油藏描述。
不同时期的精细油藏描述因资料占有程度不同而描述的精度不同。
而目前在开发后期（指综合含水>85%可采储量采出程度在75%以上）的精细油藏描述由于资料占有量相对较多，所以描述的精度要高，加上相关新技术、新方法的应用，才能达到精细描述的程度。
油层物理学科在提高采收率的研究的过程中，对油层的非均质性、流体粘度及流度比和油藏润湿性等对采收率的影响进行了研目录一、引言 ---------------（1）二、精细油藏描述实例 ----------------（2）1．概况 ---------------（2）2．精细油藏描述对策及思路 ---------------（3）3．精细构造研究 ---------------（4）4．测井多井评价 ---------------（6）5．沉积微相及砂体展布规律 --------------（10）6．储层非均质性 --------------（14）7．储层流动单元研究 --------------（20）8．三维建模及油藏工程评价 --------------（23）三、结论及认识 --------------（24）四、结束语 --------------（25）油层物理与精细油藏描述――结合板桥油田板北板一油组实例分析一、引言油层物理表述的是油层的物理性质，储层的岩石骨架和储存于岩石骨架孔隙中的流体。
第三章油层物理基础
第三章油层物理基础第三章油层物理基础§3-1储层流体的组成及其物理性质⼀、⽯油的组成及其物理性质⽯油是⼀种以液体形式存在于地下岩⽯孔隙中的可燃性有机矿产之⼀。
从直观上看，它表现为⽐⽔稠但⽐⽔轻的油脂状液体，多呈褐⿊⾊；化学上是以碳氢化合物为主体的复杂的混合物。
液态⽯油中通常溶有相当数量的⽓态烃和固态烃，还有极少量的悬浮物。
因此，⽯油没有确定的化学成分和物理常数。
（⼀）⽯油的组成1．⽯油的元素组成⽯油没有确定的化学成分，因⽽也就没有确定的元素组成。
⽯油尽管是多种多样，但它们的元素组成却局限在较窄的变化范围之内，碳（C）、氢（H）占绝对优势。
根据对世界各地油⽥⽯油化学分析资料统计，⽯油中含碳量在80％～88%，含氢量在10％～14％,碳、氢含量的总和⼤于95％，⽯油的碳氢⽐（C／H）介于5.9～8.5之间。
碳、氢两元素在⽯油中组成各种复杂的碳氢化合物，即烃类存在，它是⽯油组成的总体。
⽯油中除碳、氢外，还有氧（O）、氮（N）、硫（S）等元素，⼀般它们总量不超过l％，个别油⽥可达5％～7％，这些元素在⽯油中多构成⾮烃有机化合物。
它们含量虽少，但对⽯油质量有⼀定影响，如⽯油中含硫则具有腐蚀性，且降低⽯油的品质。
除上述元素外，在⽯油成分中还发现有30余种微量元素。
但含量较少。
其中以钒（V）、镍（Ni）为主，约占微量元素的50％～70％。
因此，在⽯油残渣中提炼某些稀有元素，是⼀个值得注意的领域。
2．⽯油的烃类组成从有机化学⾓度来讲，凡是仅由碳、氢两个元素组成的化合物，称为碳氢化合物，简称“烃”。
⽯油主要是由三种烃类组成：即烷族烃、环烷族烃和芳⾹族烃。
3．⽯油的组分组成根据⽯油中不同的物质对某些介质有不同的吸附性和溶解性，将⽯油分为四种组分。
（1）油质：油质是由烃类（⼏乎全部为碳氢化合物）组成的淡⾊油脂状液体，荧光反应为浅蓝⾊，它能溶解于⽯油醚中，但不能被硅胶吸附。
油质是⽯油的主要组成部分，含油量约为65％⼀100ok。
油层物理学
第一章油气藏流体得化学组成与性质储层流体:储存于油(气)藏中得石油、天然气与地层水。
石油中得烃类及相态石油主要由烷烃、环烷烃与芳香烃三种饱与烃类构成,原油中一般未发现非饱与烃类。
烷烃又称石蜡族烃,化学通式Cn H2n+2,在常温常压(20℃,0、1MPa)下,C1~C4为气态,它们就是天然气得主要成分;C5~C16就是液态,它们就是石油得主要成分;C17以上得烷烃为固态,即所谓石蜡。
烷烃:带有直链或支链,但没有任何环结构得饱与烃。
石油得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%。
石油中得化合物可分为烃类化合物与非烃类化合物;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、氧得胶质与沥青质。
含蜡量:指在常温常压条件下原油中所含石蜡与地蜡得百分比。
胶质:指原油中分子量较大(约300~1000),含有氧、氮、硫等元素得多环芳香烃化合物,通常呈半固态分散状溶解于原油中。
胶质含量:原油中所含胶质得质量分数。
沥青质含量:原油中所含沥青质得质量分数。
含硫量:原油中所含硫(硫化物或硫单质)得百分数。
原油得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。
原油颜色得不同,主要与原油中轻、重组分及胶质与沥青质含量有关,胶质、沥青质含量高则原油密度颜色变深。
凝固点与原油中得含蜡量、沥青胶质含量及轻质油含量等有关,轻质组分含量高,则凝固点低;重质组分含量高,尤其就是石蜡含量高,则凝固点高。
原油得密度:单位体积原油得质量。
原油得相对密度:原油得密度(ρo )与某一温度与压力下得水得密度(ρw)之比。
我国与前苏联国家指1atm、20℃时原油密度与1atm、4℃纯水得密度之比,欧美国家则以1atm、60℉(15、6℃)时得原油与纯水得密度之比,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得临界温度点。
油层物理学
•两 组 分 的 相 对 分子质量差别越 大，临界点的轨 迹线包围面积越 大。
3.3 多组分烃相图
Phase behavior of multi-component system
测定原理：
多组分烃相图特点：
•为一开口的环形曲线； •C 点为临界点； •PC线－泡点线， 其左上方为液相区； •TC线－露点线， 其右下方为气相区； 环形区内为两相区；
油层物理学
Physical Properties of Petroleum Reservoir
目录
第一章 油藏流体的物理性质 第一节 储层烃类的相态 第二节 油气系统的溶解与分离 第三节 天然气的高压物性 第四节 地层原油的高压物性 第二章 储层岩石的物理性质 第一节 砂岩的粒度组成及比面 第二节 储层岩石的孔隙性 第三节 油藏岩石的渗透率 第四节 储层流体饱和度 第五节 砂岩胶结物及胶结类型 第六节 毛管渗流模型及其应用
A
B
D
E
F
•Tc 轻烃<温度<Tc重烃； •P↑轻、重分子动量交换↑，重分 子获得能量蒸发至气相； •压力高时分子间的作用力为排斥 力，P↘,排斥力减小。 产生反常凝析的条件：合适的轻重烃比例，合适的P、T。
相图的应用：
确定油气藏的类型，分析其 开发过程中相态的变化。
J点：未饱和油藏 (Undersaturated oil )； I点：饱和油藏，可能有气顶； F点：气藏； A点：凝析气藏。
(2)油藏岩石的物理性质；
Properties of Reservoir Rocks
(3)饱和多相流体的油藏岩石的物理性质；
Properties of Porous Medium Containing Multiple Fluids
油层物理3.5 油层物理课件
2 互不连通毛管孔道中的两相液流 §3.5
v
r 2 P1 P2 Pc
8
2
L2
2
1
r 2t 4
P1
P2
Pc
22
Ll0
l02
2
1
(1).孔道半Fra bibliotek不同，流速不同；
(2).同一半径的孔道中流速是不固定的，它取决于粘
度差，如果μ1＜μ2,如同水驱油一样，流速将越来越
§3.5
q
cos r12 r22
4Lr1 r2
r1r2
(1).当总流量小于q时，在毛管力的作用下，小孔 道中的流速较大，油水界面先到达出口端，会在大孔道 中留下残油；
(2).当总流量大于q时，由于小孔道中粘滞阻力相 对变得较大，大孔道中的油水界面移动速度较快，先到 达出口端，就会在小孔道中留下残余油。
第三章 饱和多相流体油藏岩石 的渗流特性
§3.1 油藏流体的界面张力 §3.2 油藏岩石的润湿性和油水分布 §3.3 油藏岩石的毛管力 §3.4 饱和多相流体岩石的渗流特性 §3.5 微观渗流机理
§3.5 微观渗流机理
1 互不连通毛管孔道中的单相液流
单相液流在毛管中的流速v为：
v r 2P
8L
P1-P2为一定值时，大孔道中的流速v1和小孔道 中的流速v2的大小，取决于μ1与μ2的比值、r1 与r2的比值、外加压差P1-P2与毛管力Pc的比值、 孔道长度L与界面瞬时位置lt的比值，也就是说 v1/v2不是一个定值，而是随时间而变，即随驱
动过程各种力量(动力和阻力)的变化而改变。
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2．三种不同基准体积的比面之间的关系Sp >Ss>Sb。
（正确）18．绝对渗透率在数值上等于克氏渗透率。
（正确）20．油藏总弹性能量中流体弹性能量一定大于岩石骨架的弹性能量。
（错）1-3 若S f、S p、S s分别为以岩石的外表体积、孔隙体积、骨架体积为基准面的比面，则三者的关系为 psf 。
1-6 随地层压力下降，岩石孔隙体积将收缩，地层流体体积将膨胀。
1-7 若Cf 、C、Cw分别为岩石、地层油、地层水的压缩系数，则三者的关系为 owf1-8 若T1、T2、T3分别为蒸馏法、干馏法、离心法测定流体饱和度的测试温度，则三者的关系为 213 。
1-17 在饱和煤油法测岩样孔隙度时，若W1、W2、W3分别为干岩样在空气中、饱和煤油后岩样在空气中、饱和煤油后岩样在煤油中的重量，γ为煤油重度，则012γWW-、032γWW-分别为孔隙体积，外表体积1-4．什么叫油藏综合弹性系数？答：在地层温度下，当压力每变化单位数值时，单位外表体积岩石内所排出的流体体积。
即LbTb*CC)PV(V1Cφ+=∆∆=排出液（1/MPa）1-20．什么叫等效渗流阻力原理？答：指在几何条件流体性质，流动压差等相同的情况下，若岩石模型与真实岩石具有相同的渗流阻力，则通过两者的流量也应相等。
克氏渗透率：在不同压力下用气体测岩石渗透率时，可作出渗透率与入口压力倒数关系曲线，外推1/p时的渗透率，则通过两者的流量也应相等。
1-1．由实验测得某一砂岩的孔隙度为23%和以岩石外表体积为基准的比面为950cm2/cm3，试估算该砂岩岩样的渗透率（τ分别取1和1.4）解：由题意知：φ=23%， Sb=900cm2/cm3，τ=1和1.4由8223102⨯=bSKτφ，有当τ=1时，8223109501223.0⨯⨯⨯=Kτ=0.674（μm2）当τ=1.4时，8223109504.1223.0⨯⨯⨯=Kτ=0.344（μm2）所以，该砂岩岩样渗透率，当τ取1时为0.674μm2，τ取1.4时为0.344μm2。
1-2．已知一干岩样重量为32.0038g，饱和煤油后在煤油中称得重量为22.2946g，饱和煤油的岩样在空气中称得重量为33.8973g，求该岩样的孔隙体积，孔隙度和岩样视密度（煤油重度为0.8045g/cm3）解：由题意知，干岩样重量W1=32.0038g，饱和煤油后在煤油中重量W2=22.2946g，饱和煤油岩样在空气中重W3=33.8973g ρ煤油=0.8045g/cm3，则有：岩样外表体积)(4223.148045.02946.228973.33323cm WWVb=-=-=煤油ρ岩样孔隙体积)(3536.28045.00038.328973.33313cm W W V p =-=-=煤油ρ%3.16%1004223.14356.2V V b p =⨯==φ )/(2191.24223.140038.3231cm g V W b b ===ρ1-3．已知一岩样含油、水时总重量为6.554g ，经抽提烘干后重量为6.0370g ，抽提时所得水体积为0.3cm 3，由煤油法测量岩样的孔隙度为0.25，设岩样视密度为2.65g/cm 3，原油重度为0.8750g/cm 3，水的重度为1g/cm 3，试求此岩样的含油、含气、含水饱和度各为多少？解：由题意知，岩样总重量W 1=6.5540g ，干岩样重量W 2=6.0370g ，岩样视密度ρb =2.65g/cm 3，V w =0.3cm 3，φ=0.25，ρ0=0.8750g/cm 3，ρw =1g/cm 3由b p V V =φ，有b p V V φ= 而b b V W 2=ρ，则b b WV ρ2= 所以)(5695.065.20370.025.032cm W V b p =⨯=⋅=ρφw w W W W W W W νρ⋅--=--=21210水 )(217.03.010370.65540.6g =⨯--=)(248.08750.0217.03000cm W V ===∴ρ %55.43%1005695.0248.000=⨯==∴p V V S%68.52%1005695.03.0=⨯==p w w V V S%77.3%68.52%55.43110=--=--=w g S S S1-6．已知某一低饱和油藏中含束缚水24%，并分析得油、水和岩石压缩系数分别为C 0=70⨯10-5 1/atm ， C w =4.5⨯10-51/atm ， C f =1.4⨯10-51/atm ，并测得油藏孔隙度为27%，试求该油藏的综合弹性压缩系数。
若油藏含油体积为1500万m 3，原始地层压力为270atm ，原油的饱和压力为200atm ，试估算该油藏的弹性可采储量。
解：由题可知，S wi =24%，C 0=70⨯10-51/atm ， C w =4.5⨯10-51/atm ， C f =1.4⨯10-51/atm ， φ=27%， V 0=1500万m 3， P i =270atm ， P b =200atm 由)(*00S C S C C C C C wi w f L f ++=+=φφ)]1([0wi wi w f S C S CC -++=φ =1.4⨯10-5+27%⨯[4.5⨯10-5⨯24%+70⨯10-5⨯(1-24%)] =1.606⨯10-4(1/atm)又由b p V V =φ有φpb V V =，而p V V S 00=因而00S VV p =所以φφ)1(000wi b S V S V V -== 所以)(*b i b P P V C V -=∆ )()1(0*b i wi P P S V C --=φ)200270(%27%)241(150010606.14-⨯⨯-⨯⨯=- =82.16(万m 3)即该油藏的综合弹性压缩系数为1.606⨯10-41/atm ，其弹性可采储量为82.16万m 3。
1-8．某油层岩石按孔隙度大小分布曲线求出平均孔隙半径r=1⨯10-4cm ，孔隙度10%，试计算它的渗透率。
（τ=1）解：由)(100125.018)101(%1082822422cm r K --⨯=⨯⨯⨯==τφ=0.0125D即此岩石的渗透率为0.0125D 。
2-5地层温度32︒（1）求气体的压缩因子； （2）求气体的体积系数；（3）若油井日产气10000m 3(标准状况)，则它在地下所占的体积为多少？ （4）求该气体的压缩系数； （5）求该气体的粘度。
解：由题知，T=32︒C=305︒K. P=83atm∑=+++==ni c c c c ci i T y T y T y T y T y Tpc 144332211=0.902⨯190.67+0.045⨯305.50+0.031⨯370.00+0.021⨯425.39 =206.135(︒K)∑=+++==n i c c c c ci i P y P y P y P y P y Ppc 144332211=0.902⨯47.3+0.045⨯49.8+0.031⨯42.6+0.021⨯37.9 =47.022(atm)所以48.1135.206305===Tpc T Tpr77.1022.4783===Ppc P Ppr （1）根据Tpr ，，pr 查天然气的因子图版得Z=0.83。
（2）P Psct Z Bg =+=293273 0104.0831********.01293=⨯⨯==P T Z（3）由题意知Vsc=10000m3而Vsc V Bg f=所以有 )(104100000104.03m BgVsc V f =⨯==（4）根据Tpr ，Ppr 查天然气的对比重温压缩系数图版得Cpr=0.68所以)/1(015.0022.4768.0atm Ppc Cpr Cg ===（5）由∑=+++==ni i i M y M y M y M y M y M 144332211=0.92⨯16+0.045⨯29+0.031⨯42+0.021⨯58 =18.257根据M 、T 查大气压下天然气粘度图版得μg=0.0108(mPa.s)再根据Tpr ，Ppr 查1g g μμ与Tr ，Pr 关系图版得1g gμμ=1.25所以).(0135.025.10108.011s mPa g gg g =⨯=⨯=μμμμ2-8当地层压力为20︒C ，脱气油体积为350ml ，脱出气休整体积17500ml ，若将油样进行三级脱气时，第一级压力为50atm ，脱出气量为7000ml ；第二级压力为30atm ，脱出气量为60000ml ，第三级压力为1atm ，脱出气量为4000ml （脱气量均为1atm ，20︒C 时条件下的体积），三级脱气后油体积为360ml ，求： （1）饱和压力；（2）一次脱气的原油体积系数B 0，原始溶解油气比Rs ，在饱和压力下的平均溶解系数；原油压缩系数C 0；（3）三级脱气的溶解油气比R 0，原油体积系数B 0；（4）比较一级脱气与三级脱气的B 0，R 值，你可得何结论。
解：由题可知，P=140atm ， V f =400ml ，对一次脱气，当Psi=1atm ， Tsc=20︒C 时，Vs=350ml ， V g =17500ml ，对三级脱气，P 1=50atm ， V g1=7000ml ， P 2=30atm ， V g2=1000ml ， P 3=1atm ， V g3=4000ml ， Vs=360ml（1）根据一次脱气实验得到的P-V 值作出P-V 关系图如下： 由P-V 图知，两直线的交点所示压力即为原油饱和压力。
所以P b =80atm ，对应的原油体积V b =410ml（2）143.13504000===s f V V B 15035017500===s g si V V R )/1(633.0180050atm P P Rs Rsi P P b si =--=--=∆∆=α/1(1042140804004104001150P P V V V C b f b f -⨯=--⨯-=---=（3）22.473604000600070003210=++=++==Vs V V V Vs V R g g g g 11.13604000==='Vs V B f（4）比较B 0与B '0及Rsi 和R 0可知 B 0>B '0，Rsi>R 0即一级脱气B 0，Rsi 均大于三级脱气B 0，R 0，说明一级脱气比三级脱气所得气量多，而油少，因此为了回收更多原油，减少轻烃损失，应采用多次脱气分离方式。