油层物理基础PPT课件

二 油层物理的研究对象
储运工程 采油工程 油藏工程
用户
对整个油气藏的认识
Gas
GOC
Oil
取一小块岩 心出来研究
WOC
Water
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三 油层物理学的研究内容
粒
基质
单间
重孔 介隙
裂缝
质介 质
溶洞
裂裂双 缝缝重 孔溶多 隙洞重 介介介 质质质
岩石骨架
孔隙(含有Gas、Oil、Water等)
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五 油层物理学与其它课程的关系
数学 物理学 有机化学 物理化学 表面化学 流体力学
油藏物理学
渗流力学 油藏工程 采油工艺原理 油藏数值模拟 现代试井分析 提高原油采收率原理 采油新技术 油井增产措施
自我体会：学好油藏物理是学好其它专业课程的基础！！！
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六 油层物理学的特点及学习方法
第一章 绪 论
一、 什么叫油层物理学? 二、 油层物理的研究对象. 三、 油层物理学的研究内容. 四、 油层物理学的发展历史. 五、 油层物理学与其它课程的关系. 六、 油层物理学的特点及学习方法. 七、 油层物理学的授课计划. 八、 主要参考书目. 九、 课堂要求及考核方式.
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一 什么叫油藏物理学?
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4 石油中的非烃类化合物
含氧化合物
环烷酸,脂肪酸,苯酚等Fra bibliotek石油含硫化合物
硫化氢,硫醇,硫醚,噻吩等
含氮化合物
吡咯,吡啶,喹啉,吲哚,咔唑等
胶质与沥青
高分子杂环硫,氧,氮化合物, 具有较高的表面活性
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5 原油的分子量、含蜡量及胶质、沥青含量
分子量 含蜡量 胶质含量 沥青含量 含硫量
2 临界点较低; 3 底下和地面均无液烃析出。
1 地层温度高于临界凝析温度, 但分离器条件位于两相区内;
2 临界点较高; 3 地面有液烃析出。
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1 地层温度介于于临界温度和临界凝析温度之间, 2 气藏压力位于包络线外; 3 原始状态下烃类体系为单相气体; 4 地面分离器条件下可获得25%左右的液体。
教学重点难点教学重点难点教学重点教学重点1油藏烃类相态癿表示斱法油藏烃类相态癿表示斱法2多组分体多组分体系相态特征系相态特征教学难点教学难点1双组分体系癿相态特性双组分体系癿相态特性22等温反凝等温反凝析现象癿解释析现象癿解释教学内容教学内容一一油藏烃类癿化学组成油藏烃类癿化学组成石油不天然气癿化学组成石油不天然气癿化学组成石油不天然气癿元素组成石油不天然气癿元素组成石油中癿烃类化合物石油中癿烃类化合物石油中癿非烃类化合物石油中癿非烃类化合物原油癿分子量含蜡量原油癿分子量含蜡量原油中胶质沥青含量原油中胶质沥青含量石油不天然气癿化学组成石油不天然气癿化学组成石油不石油不天然气天然气烷烃烷烃环烷烃环烷烃芳香烃芳香烃c1c4c1c4常温常压下为气态常温常压下为气态为天然气为天然气c5c15c5c15常温常压下为液态常温常压下为液态为石油为石油c16c16常温常压下为固态常温常压下为固态为石蜡为石蜡石油不天然气癿元素组成石油不天然气癿元素组成石油不石油不天然气天然气cchhssoo微量元素微量元素铝等000300031515虽含量很少虽含量很少但非常影响原油质量但非常影响原油质量8387838711141114石油中癿烃类化合物石油中癿烃类化合物石油石油烷烃烷烃环烷烃环烷烃芳香烃芳香烃石油中普遍存在石油中普遍存在其品种也非常多其品种也非常多环状癿饱和烃环状癿饱和烃通常为五碳环癿石油中带有直链戒支链癿饱和烃石油中带有直链戒支链癿饱和烃
1 石油与天然气的化学组成
C1~C4 常温常压下为气态, 为天然气
烷烃
C5~C15 常温常压下为液态, 为石油
石油与 天然气
环烷烃
C16+ 常温常压下为固态, 为石蜡
芳香烃
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2 石油与天然气的元素组成
石油与 天然气
C
83%~87%
H
11%~14%
S
N
1%~5% 虽含量很少, 但非常影响原油质量
内容之一:如何获取地层岩石的物性参数(包括：、 、 S 、 Cf 等)；地层流体的物性参数(包括：o 、 g 、 w 、 Rs 、 Bg 、 Bo 、 Bw 、 Z 、 CL 、 C* 、油藏相态特征等)；多相共渗时岩石与流体相互作用的物性参数(Pc 、 Kr 、σ 、润 湿性等)。 内容之二:分析讨论一些驱油机理。
基本概念多 系统性不强,知识点零散 实验内容丰富
学习方法: 1、对基本概念要理解记忆，融会贯通; 2、重视实验内容，有利于对概念的理解; 3、独立思考+适度练习+总结.
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七 油层物理学的授课计划
总学时60学时 理论学时50 实验学时10
第一章 绪 论
2学时
第二章 储层岩石的物理特性 12学时
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九 课堂要求及考核方式
听课原则: 听课自由,课堂上不准睡觉和讲话, 可以申请全课程自学或去听别的老
师上的油藏物理课.
作业要求:按时且独立完成,不准抄袭(雷同者双 方记0分).不按时交者成绩降一档.
考核方式:平时成绩20%+期末考试80%.
平时成绩=课堂考勤+笔记+作业+课堂提问. 缺课三次或作业三次不交者平时成 绩为0分,总评成绩=期末考试成绩.
按原油 密度分
低 含高 硫 硫硫 原 原原 油 油油
少胶多 胶质胶 原原原 油油油
少含 蜡蜡 原原 油油
高 含 蜡 原 油
凝 析 油 密
石混 蜡合 基基 原原 油油
环 烷 基 原 油
轻 质 原 油
度
中 质 原 油
重 质 原 油
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四 油气藏烃类的相态特征
相态及其表示方法 单组分体系的相态特征 双组分体系的相态特征 多组分体系的相态特征 相图的应用 几种典型的相图
甲烷最小,沥青最大, 分子量变化很大,可大到几千
石油中所含石蜡和地蜡的百分比. 石蜡:C16～C35，分子量300～450,白色或浅黄色固体. 地蜡:C36～C55，分子量500～730. 以胶体状溶于石油中,P和T下降时,可从石油中析出 含氧,氮,硫的多环芳香烃化合物,呈半固态溶解于 原由中,易溶于有机溶剂,一般含量为5%～20%， 分子量：300～1000
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第二节 油气系统的溶解与分离
教学目的
掌握气体的溶解和油气分离的物理过程，熟练掌握溶解和分离与油藏烃类相 态变化的关系，熟练掌握相态方程建立的基本原理，掌握平衡常数的概念和计 算方法，了解收敛压力的物理意义，学会利用相态方程计算饱和压力、露点压
力和气液平衡的计算。
教学重点、难点
教学重点 1、气体的溶解和油气分离的过程与分类 2、相态方程的建立与应用 3、平衡常数的获取方法
3 双组分体系的两相区介于两纯组分的饱和蒸汽压曲线之间, 且临界压力高于各组分的临界压力,但临界温度确界于两组 分的临界温度之间.
4 两组分中哪个组分的含量占优势,露点线或泡点线就靠近哪 一组分的饱和蒸汽压线。
5 两组分的浓度越接近则两相区的面积越大，两组分的组成有 一组分的含量占绝对优势，两相区就越窄长.
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四 油层物理学的发展历史
1949年马斯凯特<<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>,油层物理发展的鼎盛时期是上世纪 70年代,今后油层物理发展的方向主要表现为: 综合性: 多学科的相互渗透 规范性: 形成完善的实验体系标准 工程性: 模拟油藏实际条件和开发过程.
6 两组分系统中，组成系统的物质不同其临界点也不同，而且 分子结构越相近的两组分，其临界点轨迹曲线越扁平。如果 两组的挥发性和分子量差别愈大时，临界点轨迹所包围的面 积愈大，临界凝析压力也愈高.
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4 多组分体系的相态特征
1、四点 a．临界点 b．临界凝析压力点 c．临界凝析温度点 d．地面分离的条件点
教学难点 1、相态方程在多级分离中的应用 2、收敛压力的理解，平衡常数的计算
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5 相态的应用
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6 几种典型的油气藏相图
1 临界点系位于临界凝析
1 临界点接近于临界凝析
压力点的右侧;
压力点,地层温度与临界温度接近;
2 液体的等液量线比较密集
2 液体的等液量线比较稀疏,
地靠近露点线。
且靠近泡点线 地靠近露点线。
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1 地层温度和分离器温度均在 两相区外;
一、油气藏烃类的化学组成和分类 二、油藏烃类的相态表示方法 三、单、双、多组分体系的相态特征 四、几种典型油气藏相图
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一 油藏烃类的化学组成
石油与天然气的化学组成 石油与天然气的元素组成 石油中的烃类化合物 石油中的非烃类化合物 原油的分子量、含蜡量 原油中胶质、沥青含量
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O
微量元素
钒 镍 铁 钴 镁 钙 铝等,<0.003%
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3 石油中的烃类化合物
烷烃
石油中带有直链或支链的饱和烃. 通常分为正构烷烃和异构烷烃, 可发生卤化,磺化,氧化及裂化反应
石油
环烷烃
环状的饱和烃,通常为五碳环的 环戊烷系和六碳环的环己完烷系
芳香烃
石油中普遍存在,其品种也非常多
气
气
藏
藏
藏
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三 原油的分类
原油
>0.934 0.855~0.934
<0.855 >0.93 0.89~0.93 0.82~0.89
<0.82 >2% 1~2% <1%
>25% 8%~25% <8%
>2% 0.5~2%
<0.5%
按含 硫量分
按胶质 沥青含量分
按含 蜡量分
按关键 组分分
第三章 储层流体的高压物性 14学时
第四章 多相流体的渗流特性 22学时
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八 主要参考书目
<<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<<Petrophysics>> D.佳布著
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第一节 油藏烃类的相态特征
教学目的
掌握油气藏烃类的组成、分类方法，熟练掌握油藏烃类的 相 态特征及表示方法，了解典型油气藏的相图特征。
教学重点、难点
教学重点 1、油藏烃类相态的表示方法 2、多组分体系相态特征 教学难点 1、双组分体系的相态特性 2、等温反凝析现象的解 释
教学内容
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几种常见物质的饱和蒸汽压线
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3 双组分体系的相态特征
临界凝析压力点
临界点 临界凝析温度点
泡点线 露点线 等液量线 气相区 液相区 两相共存区
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双组分体系相态的特点
1 双组分体系的相图不再是一条单调曲线，而是一开口的环形 曲线.
2 双组分体系的临界点不再是两相共存的最高压力和温度点, 而是泡点线和露点线的对接点.
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常用的三种相图
立体相图
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油藏中常用的相图
平面相图
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三角相图
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2 单组分体系的相态特征
两点:临界点C,三相共存点T 三线:饱和蒸汽压线,溶点线,升华线 三区:气相区,液相区,固相区 临界温度:高于该温度，无论施加多大 压力，气体不可液化 . 临界压力:高于此压力，无论温度多少 ，液体和气体不会同时存在. 泡点压力:温度一定，开始从液相中分 离出第一批气泡的压力. 露点压力:温度一定，开始从气相凝析 出第一批液滴的压力. 泡点线: 露点线: 饱和蒸汽压线: 单组分的饱和蒸汽压线为泡点线和露 点线的共同轨迹. 分析1----2 3-----4相态变化
2、三线 a．泡点线 b．露点线 c．等液量线
3、四区 a．液相区 b．气相区 c．两相区 d．反常区
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等温反凝析现象
当体系处于A点时体系为单一气相。当压 力降至B点时，由于压力下降，烃分子距 离加大，因而分子引力下降，这时被气态 轻烃分子吸引的(或分散到轻烃分子中的) 液态重烃分子离析出来，因而产生了第一 批液滴。而当压力进一步下降到D点时， 由于气态轻烃分子的距离进一步增大，分 子引力进一步减弱，因而就把液态重烃分 子全部离析出来，这时在体系中就凝析出 最多的液态烃而形成凝析油。
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让我们共同努力!
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第二章 储层流体的高压物性
The Physical Properties of Reservoir Fluids
第一节 油藏烃类的相态特征 第二节 油气体系中气体的分离与溶解 第三节 天然气的高压物性 第四节 地层原油的高压物性 第五节 地层水的高压物性 第六节 油藏物质平衡方程简介
非纯烃类化合物，分子量:>1000,易溶于笨, 氯仿和二硫化碳
石油中所含硫(硫化物或单质硫)的百分数. 对石油管线腐蚀极大,有毒
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二 油气藏的分类
油气藏
油藏
气藏
黑油油藏
轻质油油藏
凝析气藏
气藏
一
高
重
般
收
油
黑
缩
油
油
油
藏
油
油
藏
藏
挥 发 油 油 藏
富 凝 析 气 气 藏
贫
凝
湿
干
析
气
气
气
气
油藏物理学(Petrophysics)就是指研究储层岩石、 岩石中的流体(油、气、水)以及流体在岩石中渗 流机理的学科.
它是石油工程专业的一门专业核心课程，同 时也是石油地质、油田化学等相关专业的一门实 验性极强的重要专业基础课，它的主要任务是为 准确地认识油气藏，能动地改造油气藏，高效地 开发油气藏提供可靠的储层物性参数和揭示其微 观渗流机理。它对油气地质勘探、油气藏开发和 提高油气采收率起着第十2页分/共1重42页要的作用。
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1 相态及其表示方法
体系:人为划分出来用于研究的对象. 相:体系中某一均质的部分.物质可分别以固、液、气 三种状态存在,称为固相、 液相、气相
组分:组成油藏烃类的每一类分子. 组成:体系中所含组分以及各组分在总体系中所占比例. 体系相态的表示方法:
1 状态方程式:描述物质P、V、T关系的表达式. 2 相图:描述物质P、V、T变化关系的图形.