油藏工程教程 第04章 油气藏压力与温度

∂T GT = = ∂D
>30°C/km ° =30°C/km ° <30°C/km °
热 正 冷
Ti=T0 + GTD •计算 i 计算T 计算
Ti=T′0 - GTH
T
T 变温带 软 恒 温 带
硬 D D
流温(采油井) 二、流温(采油井)
T
Tf=T0f + GTfD
D
•流温梯度曲线 流温梯度曲线
9. 油水界面划分 •WOC1 •WOC2 •FWL •计算公式 计算公式 10. 油水界面倾斜原因 多井方法 11. 压深关系方程确定 •多井方法 •静压梯度法 静压梯度法 •流体密度法 流体密度法 12. 静温梯度 •静温梯度曲线 静温梯度曲线 •流温梯度曲线 流温梯度曲线
四、应力关系方程
pw = pair + ρ w gD
pair
p
ps = pair + ρ s gD
pob = pair + ρ r gD
D
pw pob ps
ρ r = φρ w + (1 − φ ) ρ s
pob = pair + ρ r gD
pob = pair + φρ w gD + (1 − φ ) ρ s gD
大庆 粗 古水流 今水流 •若为现今水流，能量充足 若为现今水流， 若为现今水流 细
七、方程确定
1. 多井方法
p
pi = p0 + Gp D
D
•测试误差 测试误差
p
•非原始压力 非原始压力
D
2. 静压梯度法
p
pi = p0 + Gp D
D
•静压梯度曲线 静压梯度曲线
•静压梯度测试 静压梯度测试
pi = p0 + Gp D
补心面 地 面 海平面 D 补心高
H0
补心海拔
H
地层 埋深
地层 海拔
D=H0 - H
pi = p − Gp H
' 0
第二节
一、静温 静温梯度曲线 (T-D曲线 曲线) 曲线 Ti=T0 + GTD 温深关系方程 (T-D方程 方程) 方程
D
地层温度
T
Ti=T0 + GTD •温度梯度 温度梯度
例:
pob = φpw + (1 − φ ) ps
pob=20MPa pw=10MPa ps=0
φ = 0.20
22.5MPa ps=? 20MPa pw=?
pair
p
pair
p
D
pw pob ps
D
ps pw
pob
pob = φpw + (1 − φ ) ps
pob = pw + ps ps = pob − pw
ρw<ρr< ρs
∂pob Gob = = ρr g ∂D
pob = pair + ρ r gD
pair
ρw ≈1.0 ρs ≈2.65 φ ≈0.2
p
ρr ≈2.32g/cm3
Gob ≈22.74MPa/km
D
pw pob ps
pob = pair + Gob D
=0.101+22.74×1 =22.84MPa ×
二、骨架应力
某一深度D处 某一深度 处 , 由 岩石固体骨架的重 量产生的压力
ps
D
Skeleton 颗粒压力 基质压力 固相压力
ps = pair + ρ s gD
•ρs : 骨架密度
ps = pair + ρ s gD
∂ps Gs = = ρs g ∂D
pair
p
ρs ≈2.65g/cm3
Gs≈25.97MPa/km
•出油层位 出油层位
•注水井 注水井
T
D
•吸水层位 吸水层位
Thanks
基本概念 原始地层压力、 原始地层压力 1. 静压、流压 •原始地层压力、 动态 静压、 •绝对压力、表压 绝对压力、 绝对压力 •力 : 压力、压强、应力 力 压力、压强、 2. 流体压力 3. 骨架应力 •压深关系方程 压深关系方程 •压力梯度 压力梯度 •压深关系方程 压深关系方程 •压力梯度 压力梯度
DWOC2
p0o − p0w − pcd = ( ρ w − ρo ) g
pc=pct
p0o − p0w − pct DWOC1 = ( ρ w − ρo ) g
pc
O WOC1 WOC2 FWL pct O+W W pcd
swc
•过渡带 过渡带
pct − pcd ∆h = ( ρ w − ρo ) g
第四章
油气藏压力与温度
第一节 油气藏压力
•油藏能量的重要标志 油藏能量的重要标志 •工程破坏的主要原因 工程破坏的主要原因 原始地层压力 pi 动态地层压力 p
井底静压 ps 井底流压 pwf 绝对压力 pabs 表 压 pgau
pabs = pgau + pair
力 ↔ 压力 ~ 压强 ~ 应力
pc
O WOC1 WOC2 FWL pct O+W W pcd
sw
pc=pct pc=pcd pc=0
WOC1(第一油水界面 第一油水界面) 第一油水界面 WOC2(第二油水界面 第二油水界面) 第二油水界面 FWL (自由水面 自由水面) 自由水面
p
po O WOC1 WOC2 FWL O+W W pc
p
pair
p
D
ps
D
pw
Leabharlann Baidu
pob
pw pob
ps
pob = pw + ps
pob = φpw + (1 − φ ) ps
五、压力系数
pw = pair + ρ w gD
pf = p w + c
c=
>0, 超压 <0, 欠压
D
pw: 静水压力 pf: 地层压力
pair
p
•异常原因 异常原因 砂层不连续
地面
pair
p
D
pw
pair
p
D
pw
•异常低压 异常低压
•泥浆漏失 泥浆漏失
•什么地层出现异常低压 什么地层出现异常低压? 什么地层出现异常低压 •封闭地层 封闭地层 •构造运动→孔隙体积增大 构造运动→ 构造运动
地面 地面
油藏压力(原始条件) 六、油藏压力(原始条件)
p0
p
D
pi = p0 + Gp D
p
D
5. 确定流体界面
p
po = p0o + Gpo D
pw = p0w + Gpw D
Dc
D
po = p0o + Gpo Dc
pw = p0w + Gpw Dc
p0o − p0 w Dc = Gpw − Gpo
p0o − p0 w Dc = ( ρ w − ρo ) g
WOC?
•油水界面划分 油水界面划分
pc
O WOC1 WOC2 FWL pct O+W W pcd
swc
•任意界面 任意界面
DWOC
p0o − p0w − pc = ( ρ w − ρo ) g
pcd
pcd
pcd
pcd
DWOC2
p0o − p0w − pcd = ( ρ w − ρo ) g
° θ=0.2° 出口 水源
水流
k
V=
•骨架压力 骨架压力
ρ r = φρ w + (1 − φ ) ρ s
ps =
pob A − pw Aφ
A(1 − φ )
= pair + ρ s gD
pob = φpw + (1 − φ ) ps
•φ=0 •φ=1 pob=ps =pair+ρsgD pob=pw =pair+ρwgD pw增大 •正常 ps >pob>pw 正常: 正常 ps减小 •压裂 ps<pob<pw 压裂: 压裂
4. 上覆压力
•压深关系方程 压深关系方程 •压力梯度 压力梯度
5. 应力关系方程 地层压力 压力系数 6. 静水压力 •地层压力 •压力系数 异常低压 原因 7. 异常高压 •异常低压 •原因 判断流体类型 8. 油藏压深关系方程 •判断流体类型 •判断压力系统 判断压力系统 •计算 i 计算p 计算 •判断出油层位 判断出油层位
pair = φpair + (1 − φ ) pair
pob = φ ( pair + ρ w gD) + (1 − φ )( pair + ρ s gD)
pob = φpw + (1 − φ ) ps
pob
O
pw
ps
O′ ′
•截面 OO′ 截面 ′ •截面积 A 截面积 •上覆作用力 pob A 上覆作用力
µ
∆ρ wo g tan θ =0.001m/d
L h
•1km2露头日 流入1000m3 流入 •天池或 天池或365mm 天池或 年降雨量
•出口露头等量 出口露头等量 连续流出 •水流会破坏油藏 水流会破坏油藏
•浅层存在水流 浅层存在水流 但不存在油藏
•深层存在油藏 深层存在油藏 •水动力圈闭不存在 但不存在水流 水动力圈闭不存在
D
pw
流体不连通
D pf
pf = pw = pair + ρ w gD
D
pf
pf ≠ pw = pair + ρ w gD
•压力系数 压力系数
pf α= pw pf =
>1.2 = 0.8~1.2 <0.8 <20MPa 20~40 40~60 >60
异常高压 正常 异常低压 低压 中等 高压 超高压
D
pw ps
ps = pair + Gs D
=0.101+25.97×1 =26.07MPa ×
三、上覆压力
地面
D
某一深度D处 某一深度 处, 由 上覆岩石的固体 骨架和孔隙中流 体的总重量所产 生的压力。 生的压力。 •ρr=φρw+(1-φ)ρs
pob = pair + ρ r gD
•ρr: 岩石密度
•超压系数 超压系数
c = α −1 β= pw
•β=0.2 •地层超压 地层超压20% 地层超压
•β=-0.2 •地层欠压 地层欠压20% 地层欠压
pair
p
低压
D
异 常 低
异 常 高
中压 高压 超高
0.8 pw 1.2
•异常高压 异常高压
•高产 高产 •井喷 井喷
•什么地层出现异常高压 什么地层出现异常高压? 什么地层出现异常高压 •地层封闭 地层封闭
•截面流体作用力 pw Aφ 截面流体作用力 •截面骨架作用力 ps A(1-φ) 截面骨架作用力 •静力平衡 静力平衡
pob A = pw Aφ + ps A(1 − φ )
•流体压力 流体压力
D
•骨架应力
pw = pair + ρ w gD
•上覆压力 上覆压力
pob = pair + ρ r gD
D
pw
po = p0o + Gpo D
pw = p0w + Gpw D
pc = po − p w
pc = po − pw = p0o − p0w + (Gpo − Gpw ) D
pc=0
DFWL
p0o − p0w p0o − p0w = = Gpw − Gpo ( ρ w − ρ o ) g
pc=pcd
一、流体压力
某一深度D处 某一深度 处 , 由 岩石孔隙中流体的 重量产生的压力
地面
D
pw
pw = pair + ρ w gD
ρw: g/cm3
•压深关系方程（P-D方程） 压深关系方程（ 方程） 压深关系方程 方程 pw : MPa D: km
pw = pair + ρ w gD = pair + Gw D
•压深关系(P-D)曲线 压深关系( 压深关系 ) •压力梯度 压力梯度 单位深度的 压力变化值
∂pw = ρw g Gw = ∂D
D
pw
pair
p
Gw = ρ w g
pair
p
ρw ≈1.0g/cm3
Gw ≈9.8MPa/km
D
pw
pw = pair + Gw D
=0.101+9.8×1 × =9.9MPa
pi = p0 + Gp D
p
气
油 水
D
3. 流体密度法
pi = p0 + Gp D
pi = p0 + ρ o gD
p
po = p0o + Gpo D
D
pw = p0w + Gpw D
PVT
po = p0o + Gpo D
pw = p0w + Gpw D
ρo
(Do, po)
pi = p0 + ρ o gD
p0: 余压
pi = p0 + Gp D
1. 判断流体类型
GP = ρ L g
水 油 气
GP ρL = = g
≈1.0g/cm3 0.5~1g/cm3 <0.5g/cm3
2. 计算原始地层压力
ps
pi = p0 + Gp D
pi
∆p = pi − ps
3. 判断压力系统
p
D
4. 判断出油层位
pob>pw
pob>ps
pair
p
•D=0
ps=0
ps = pair
D
ps pw
pob
ps
D
pob = pw + ps
•与孔隙度无关 与孔隙度无关
ps = pob − pw
•应力平衡 应力平衡
pob
O
pw
ps
O′ ′
F1
A1
F1 σ1 = A1
A2
F2
F1=F2
F2 σ2 = A2
σ1≠σ2
pair