油层物理学
第一章-油层物理学0-绪论
Petro-Physics
油层物理学
中国石油大学（北京）
绪论
1、石油天然气开发的重要意义
Crude Crude oil oil prices prices since since 1861 1861
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油层物理学
中国石油大学（北京）
绪论
1、石油天然气开发的重要意义
寻找新的油气田，扩大油气后备储量； 对策
采用先进技术，最大限度地合理开发油气藏； 提高现有油气田的油气采收率，增加油气产量； 开展国际合作，参与开发国际油气资源。 采取各种节能措施及可替代能源或新能源。 采用可再生材料（日化），减缓对石油需求的压 力；
Petro-Physics 油层物理学 中国石油大学（北京）
绪论
对策
石油产量要满足国民经济现代化及可持续发展的需求，措施： 1）寻找新的油气田，扩大油气后备储量； 2）采用先进技术，最大限度地合理开发油气藏； 3）提高现有油气田的油气采收率，增加油气产量； 4）开展国际合作，参与开发国际油气资源。 5）采取各种节能措施及可替代能源或新能源。 采用可再生材料（日化），减缓对石油需求的压力； 对于石油工作者来说，必须通晓和掌握寻找油气资源、增 加油气产量所必需的知识，才能面向新的世纪，为我国石油工 业的发展贡献力量。
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油层物理学
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绪论
2 《油层物理》的研究内容与任务
《油层物理》
或《油层物理学》 或《油（气）层物理学》 或《油（气）藏物理》
是从(微)细观上研究流体物性、油气藏（孔隙介质）岩石物性，以 及与其中渗流过程有关的各种物理、物理化学现象的科学。
主要内容包括：
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油层物理学(复习)
第二节 储集岩的孔隙度
有效应力下的孔隙度 沉积岩的孔隙度是压实程度的函数，压实的作用力是岩石埋 藏最 大深度的函数。
某一深度D取得岩心时，岩心所承受的上覆岩层的压力为：
式中D：样品的实际深度，m； ρ：样品深度以上岩层的平均密度，g／cm3； PR：样品深度处地层流体的压力，MPa；
pe：样品所承受的有效上覆压力，MPa。
喉道、孔隙类型、孔隙结构
Φ（定义、 分类，测定） ） K（定义、单
位、达西定律、 滑脱效应、测定
Φ、K关系 影响因素 其他性质
分布（Si）
）
流体
状态（相图） 流体类别
气 Z，Bg，Cg，ρg，γg，μg
油 Rs，Ps，Co，Bo，Eo，Bt等
水 了解
油层物理学
饱和多相流体时岩石的物理性质
1、表面张力、表面能：形成条件、相关概念、影响因 素，测定方法 2、润湿性：A，θ，润湿滞后，斑状润湿，测定方法 3、毛管压力：概念，计算公式，测定方法，毛管压力 曲线的绘制与分析，H50的应用，孔吼分布特征参数的 求取 4、相对渗透率：定义、表示方法，与绝对渗透率的区 别，曲线绘制与分析，流度比，产水率，影响因素， 测定方法，应用
第一解储层岩石的孔隙空间与孔隙结构的概念，掌握孔隙结构 的研究手段；深入理解储层孔隙结构的特征，以及表征孔隙结构 的参数性质。 明确表征油藏储层岩石物理性质的参数特征，熟练掌握孔隙 度、渗透率、流体饱和度，以及比表面的概念及其研究方法。
了解影响储集岩物理性质的地质因素；掌握、熟悉储集岩孔 隙度、渗透率、饱和度的测定方法及原理,掌握达西方程的应用 条件及范围。
5.可动油、气、水饱和度： 规定的符号为So、Ｓg、Ｓw。 孔隙中油、气、水体积中在油田开发所具有的压差下，可 以流动的油、气、水体积占孔隙体积百分数。
油层物理学
第一章油气藏流体的化学组成与性质储层流体：储存于油（气）藏中的石油、天然气和地层水。
石油中的烃类及相态石油主要由烷烃、环烷烃和芳香烃三种饱和烃类构成，原油中一般未发现非饱和烃类。
烷烃又称石蜡族烃，化学通式C n H2n+2，在常温常压（20℃，0.1MPa）下，C1~C4为气态，它们是天然气的主要成分；C5~C16是液态，它们是石油的主要成分；C17以上的烷烃为固态，即所谓石蜡。
烷烃：带有直链或支链，但没有任何环结构的饱和烃。
石油的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%。
石油中的化合物可分为烃类化合物和非烃类化合物；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、氧的胶质和沥青质。
含蜡量：指在常温常压条件下原油中所含石蜡和地蜡的百分比。
胶质：指原油中分子量较大（约300~1000），含有氧、氮、硫等元素的多环芳香烃化合物，通常呈半固态分散状溶解于原油中。
胶质含量：原油中所含胶质的质量分数。
沥青质含量：原油中所含沥青质的质量分数。
含硫量：原油中所含硫（硫化物或硫单质）的百分数。
原油的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。
原油颜色的不同，主要与原油中轻、重组分及胶质和沥青质含量有关，胶质、沥青质含量高则原油密度颜色变深。
凝固点与原油中的含蜡量、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，尤其是石蜡含量高，则凝固点高。
原油的密度：单位体积原油的质量。
原油的相对密度：原油的密度（ρo）与某一温度和压力下的水的密度（ρw）之比。
我国和前苏联国家指1atm、20℃时原油密度与1atm、4℃纯水的密度之比，欧美国家则以1atm、60℉（15.6℃）时的原油与纯水的密度之比，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的临界温度点。
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。
油层物理学
二、 理想介质的孔隙度
理想介质，是指由等直径或几种等直径的球形颗粒组成的岩石。 对大小均匀等直径球形颗粒组成的多孔介质的两种情况的孔隙度作 了计算，φ=47.6%，最紧密的菱面体排列的孔隙度，φ=25.96%。 同一种直径的颗粒所组成的理想多孔介质来，孔隙度仅是颗粒排列 的函数，而与颗粒的大小无关。 两种颗粒尺寸所组成的立方体填集的孔隙度，孔隙度近似为12.5%。
在一千米深度以下，裂缝宽度可能不超过0.1毫米。 裂缝孔隙度通常为0.5--0.6％，很少超出l--2％。若一 千立方厘米正方体中有10条0.l毫米宽的裂缝时，其裂缝 孔隙度仅为1％。
据马斯凯特(Masket,M.,1949)计算，当裂缝宽度超过 0.035毫米时，裂缝地层的产量就超过无裂缝地层简单径向流 动系统的产量；当裂缝宽度为0.5毫米时，裂缝本身所运载的 流体就占了灰岩一裂缝系统组合流量的90％；当裂缝宽度大 于l毫米时，绝大部分的油层流体是由裂缝通过的。碳酸盐储 集岩中裂缝发育的多少及宽度对产能的影响是何等的重要。
孔隙类型及孔隙几何形状均随成岩作用而发生 变化。从大孔隙演变成微孔隙；矿物被溶解而形 成孔隙；以及孔隙从部分到全部被沉淀矿物所占 据。
孔隙类型很少是单一的，大多数储集岩中有多 种孔隙类型共存，构成不同的孔隙组合。
（1）粒间孔隙 砂岩为颗粒支撑或杂基支撑， 含少量胶结物，在颗粒问的孔隙称为粒间孔隙。 以粒间孔隙为主的砂岩储集岩，其孔隙大、喉道 粗、连通性较好。无论从储集能力或渗滤能力的 观点来看，最好的砂岩储集岩是以粒问孔隙为主 的。
பைடு நூலகம்
（4）纹理及层理缝 在具有层理和纹层构 造的砂岩中，由于不同细层的岩性或颗粒排 列方向的差异，沿纹理成层理常具缝隙，储 渗意义不大。
（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。
油层物理学
•1956年，苏联Φ.И.卡佳霍夫撰著“油层物理基础”
该书是“油层物理”从采油工程中单独分科的起点，随后得到了广 泛而深入的发展。
•60年代末，洪世铎在卡佳霍夫课本的基础上，首次在国
内编著中文版“油层物理基础”。从此油层物理在国内成 为一门独立的学科。 •98年编写了目前使用的课本，目前已经过三次修订，在 全国各油田及部分石油院校使用。
(4)提高原油采收率的机理。
Fundamentals of Enhanced Oil Recovery
特点：概念多、实验性强、较抽象。
最后成绩：考试70%＋平时10%＋实验20%。 考试形式：闭卷,以基本概念及其应用为主。
参考书： 1、洪世铎 «油层物理基础»； 2、何更生 «油层物理»； 3、杨胜来、魏俊之 «油层物理学»；
等压液化
P2
P2＝P泡 P3(液)
等压汽化
露点(Dew point)：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(Bubble point)：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。
单组分烃特点：泡点压力＝露点压力。
2)单组分烃p-v相图特点:
临界点C处：气、液的一 切性质(如密度、粘度等) 都相同。
组成(Composition)：体系中物质的各个成分及其相对含量。
P－T相图(phase diagram)：表示体系压力、温度与 相态的关系图。
3. 单、双、多组分体系的相图 3.1 单组分烃相图
Phase behavior of one component system
1)单组分烃相态特点
油层物理学
油层物理学：是研究油气层物理和物理化学现象的学科，主要内容包括：（1）油气藏中流体的物理性质（包括油气水的高压物理性质及油气相态变化规律）；（2）储油（气）岩石的物理性质（包括孔隙度、渗透性、饱和度、储层敏感性等）；（3）饱和多相流体的油气层物理性质及多相渗流机理
石油中的烃类主要是由烷烃、环烷烃和芳香烃这三种饱和烃构成。
C1~C4为气态，他们是构成天然气的主要成分。
石油中主要含有碳、氢元素，也含有硫、氮、氧以及一些微量元素。
石油可以分为两大类，即烃类和非烃类。
在石油中带有直链或支链，但没有任何环状结构的饱和烃称之为烷烃。
烷烃包括正构烷烃和异构烷烃。
环烷烃是环状的饱和烃，其性质也比较稳定，是石油主要的组成之一。
胶质是指原油中分子量较大，含有氧、氮、硫等元素的多环芳香烃化合物，通常呈半固态分散状溶于原油中。
原油的物理性质：
颜色：一般呈棕褐色、黑褐色、黑绿色，也有黄色、棕黄色和浅红色石油，胶质、沥青质含量高则原油颜色变深
相对密度：1amt、20℃时原油与1amt、4℃纯水的密度之比。
用d420表示
凝固点：原油冷却过程中由流动态到失去流动性的临界温度点
粘度：是粘性流体流动时内部摩擦而引起的阻力大小的量度
闪点。
荧光性。
旋光性。
导电率
天然气是以甲烷为主的烷烃，含有非烃气体：二氧化碳、氮气、硫化氢、水汽，偶尔含有稀有气体。
油层物理学整理
第一章1、 储层流体是指储存于油（气）藏中的石油、天然气和地层水。
2、在石油中带有直链或支链，但没有任何环结构的饱和烃，称之为烷烃（或链烃）。
在石油中大量存在的却只有含五碳环的环戊烷系和六碳环的环己烷系。
3、 含蜡量：含蜡量是指在常温常压条件下原油中所含石蜡和地蜡的百分比。
4、 胶质含量：胶质是指原油中分子量较大(约300~1000)的、含有氧、氮、硫等元素的多环芳香烃化合物，通常呈半固态分散状溶解于原油中。
5、 沥青质含量：沥青质是一种高分子量(1000以上)、具有多环结构的、呈黑色固态的烃类化合物。
6、 含硫量：指原油中所含硫(硫化物或单质硫)的百分数。
第二章 天然气的高压物理性质按照矿藏特点，天然气可分为伴生气和非伴生气按天然气的组成分类，可分为干气和湿气或贫气和富气干气（dry gas ）：井口流出物中，C 5以上重烃液体含量低于13.5cm 3/(标)m 3的天然气。
湿气（wet gas ） ：井口流出物中，C 5以上重烃液体含量超过13.5cm 3/(标)m 3的天然气。
贫气(Lean gas)：井口流出物中，C 3以上烃类液体含量低于94cm 3/(标)m 3的天然气。
富气(Rich gas)：井口流出物中，C 3以上重烃液体含量超过94cm 3/(标)m 3的天然气。
按天然气中H 2S 和CO 2等酸性气体含量：分为酸性天然气和洁气等。
所谓视分子量是在0℃、760mmHg 下，体积为22.4L 的天然气所具有的质量。
天然气相对密度定义为：在标准状况下（293K 、0.101MPa ），天然气的密度与干空气密度之比。
相对密度是一无因次量，常用符号γg 表示，即：因为干空气的分子量为28.96≈29，故：γg ＝M ／29理想气体是指气体分子无体积、气体分子之间无相互作用力的这样一种假想气体。
理想气体状态方程为：压缩因子物理意义为：给定压力和温度下，一定量真实气体所占的体积与相同温度、压力下等量理想气体所占有的体积之比。
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。
油层物理学
油藏物理学——绪论
讲课思路
一. 学习油藏物理的重要性 二. 研究的对象及内容 三. 研究方法 四. 本课程的发展历程 五. 本课程与其他课程间的关系 六. 学习要求 七. 参考书
油藏物理学——绪论
讲课内容
绪论 第一章 储油岩石的物理性质 第二章 储层流体的高压物性 第三章 油藏岩石的渗流特征 第四章 提高原油采收率机理
讨论的内容：
主要介绍岩石的粒度及比面的基本概 念、测定方法以及它们之间的关系。
基本点：粒度、粒度组成、比面的基本概念； 重 点：分析及测定； 难 点：分析方法； 疑 点：其它性质（如胶结物）。
油藏物理学——岩石粒度组成与比面
一．岩石的粒度(granularity, particle size, grain size)、粒度的组成(granularity composition)：
a．原理 principle：
根据不同大小的颗粒在液体中具有不同的沉
降速度，其大小可按斯托克斯公式计算：
V
gd
2
（
s
1）
18 l
g :重力加速度cm/s2 ； d：颗粒直径cm；
ν：运动粘度cm2/s； ρs：颗粒密度g/cm3； ρl：液体密度 g/cm3； V：颗粒运动速度cm/s.
问题的提出：
砂岩储集层，其骨架是由性质不同、形状各 异、大小不等的砂岩颗粒经胶合而成，因此颗粒 的大小、形态、排列方式、胶结物的数量、性质 及胶结方式必将影响储集层的性质。而岩石的粒 度和比面是反映岩石骨架构成的最重要的指标， 也是划分储层、评价储层的重要物性参数。
油藏物理学——岩石粒度组成与比面
100
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。
油层物理学
15
岩 gd v ( 1) 18 液
2
？问题：不均匀系数如何描述颗粒的均匀性？
=1~20; 1，颗粒组成越均匀，<2的土壤视为均质土; 颗粒的均匀程度 。 6、分选系数（df）:
df
d ( 25)
d ( 75)
df 颗粒的分选性变差颗粒不均匀程度。 df =1~2.5 分选好；df =2.5~4.5 分选中等； df >4.5 分选差；
油层物理学
Petro-physics
学习内容 油层物理是石油工程专业的一门主 干课程，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 气采收率起着十分重要的作用。
8
第一章 储层岩石的物理特性
碎屑岩(砂岩):石英、长石 Clastic rock ——储集和流动空间——孔隙
岩石
碳酸岩(灰岩):方解石、白云石 Carbonate rock ——储集空间——孔隙； 流动空间——裂缝 岩石物性有： ①骨架性质（分散性、粒度组成、 比面）； ②储集性质（）； ③让流体通过的能 力（K）以及④岩石的热性、 ⑤导电性、 ⑥ 放 射性、⑦敏感性。 9
裂缝--孔隙 裂缝--溶洞
粒间孔隙介质 (单重介质)
抽象出 来研究
油层物理 研究内容 渗流力学研究内容
双重或多重介质
抽象出 来研究
5
理想的地质或岩石模型
等径毛细管(半径r相等)
油层物理研究的主要内容：研 究岩石、流体的物理性质以及 流体在岩石中的渗流机理的一 门学科。
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。
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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。
12、三次采油，是指针对二次采油未能采出的残余油，采用向地层注入其他驱油剂或引入其他能量的采油方法。
13、吸附作用，是指溶质在相界面和相内部的分布是不均匀的，溶质的这种相界面浓度和相内部浓度不同的现象。
14、润湿，是指液体在分子力作用下在固体表面的流散现象。
润湿角，是指三相周界点，对液滴界面所作切线与液固界面所夹的角。
一般规定从极性大的液体一面算起。
15、岩石润湿性的影响因素：岩石的矿物组成、流体组成、石油中的极性物质、矿物表面粗糙程度。
16、润湿滞后：（静润湿滞后、动润湿滞后）固体表面的润湿性与饱和历史或润湿次序有关，由于润湿次序不同而引起的润湿角改变的现象称为静润湿滞后。
随流体流动速度增加，出现流体流动速度大于三相周界移动速度并导致润湿角发生变化，甚至出现润湿反转现象，这种由于流体流速大于三相周界移动速度引起的润湿角改变的现象称为动润湿滞后。
17、将润湿相驱替非润湿相的过程称为吸吮过程；非湿相驱替湿相的过程称为驱替过程。
18、毛细管压力，是指毛细管中弯液面两侧两种流体（非湿与湿）的压力差，是附着张力与界面张力的共同作用对弯液面内部产生的附加压力，方向朝向弯液面的凹向大小等于管中液柱产生的压力。
岩石亲水，毛管力是水驱油的动力，否则毛管力是水驱油的阻力。
19、贾敏效应，是指液珠或气泡通过孔隙喉道时，产生的附加阻力。
调剖堵水工艺技术。
20、毛细管滞后现象，是指驱替和吸入过程产生的液柱高度不同，吸入液柱的高度小于驱替液柱的高度，发生在毛管中的这种现象称为毛细管滞后现象。
主要由润湿滞后、毛细管半径突变、毛细管半径渐变引起的滞后。
21、孔隙结构，是指岩石中孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及相互连通的关系。
22、孔隙度，是指岩石孔隙体积与其外表体积的比值，是度量岩石储集能力大小的参数。
23、束缚水饱和度，分布和残存在岩石颗粒接触角落和微细孔隙中或吸附在岩石骨架颗粒表面的不可动水。
束缚水体积与孔隙体积之比为束缚水饱和度。
24、胶结类型，是指胶结物在岩石中的分布状况及其与碎屑颗粒的接触关系。
主要取决于胶结物含量，生成条件、沉积后经历的变化等因素。
25、临界流速，是指当注入流体的流速逐渐增大到某一数值而引起岩心渗透率明显变化（上升或下降）时的流动速度。
分析题1、天然气粘度影响因素低压下气体粘度特点：低压范围内，气体的粘度几乎与压力无关；大气压力下，气体的粘度随温度的增加而增加；随气体相对分子质量的增大而减小；随温度的升高，气体分子的热运动加剧，平均速度增加，分子碰撞增多，所以气体的粘度增加。
高压下天然气粘度特性：由于在高压下，气体密度变大，气体分子间的相互作用力起主要作用，气体层间产生单位速度梯度所需的层面剪切应力很大的缘故。
在高压下，气体粘度具有液体粘度的特点，即气体的粘度随压力的增加而增加，随温度的增加而减小，同时随着气体相对分子质量的增加而增加。
地层油粘度影响因素原油粘度反映在流动过程中原油内部的摩擦阻力。
原油粘度取决于它的化学组成、温度、溶解气油比和压力等。
化学组成：原油中重烃、非烃物质（胶质-沥青）等的含量多，增大了液层分子的内摩擦力，使原油粘度增大。
温度：温度增加，液体分子运动速度增大，液体分子间引力减小，粘度降低。
溶解气：溶解气量增加，液层的内摩擦力减小，粘度随之降低。
压力：当压力低于饱和压力时，随压力降低，气体从原油中分出，原油粘度急剧增加；当压力高于饱和压力时，随压力降低，原油体积膨胀，粘度降低。
当等于饱和压力时，原油体积达到最大值，此时原油粘度值最低。
2、孔隙度影响因素，如何测？储层岩石的孔隙度是指岩石孔隙度体积与其外表体积的比值。
影响因素：颗粒的排列方式、颗粒的分选性和磨圆度（分选性越好、粒径越趋于一致，岩石的孔隙度越大）、胶结物、岩石的压实程度、成岩后生作用（受构造力作用，储层岩石产生微裂缝，增大孔隙度；地下水活跃，溶蚀岩石颗粒和胶结物，使孔隙度增加，或反之。
）测定方法：首先，通过尺量法或排开体积法测岩石外表体积；或比重瓶法等测岩石骨架体积。
气体膨胀法饱和称重法，将经过抽提、洗油、烘干的岩样，称干重w1，置于真空装置中抽除岩石孔隙中的气体。
在真空状态下饱和流体，然后将饱和流体的岩样称湿质量w2，则岩石的孔隙度体积为（w1-w2）比液体密度。
压汞法，将经过抽提、洗油、烘干的岩样置于岩样室中，在高压下压入水银，测定不同压力下压入岩心中的水银的体积，经过压缩系数校正，即可求出不同压力下岩石的有效孔隙体积。
间接方法：地层因子法、声波测井法。
3、达西定律，意义，物理量达西定律：通过岩心的流量与岩心的渗透率、岩心的截面积、岩心两端的折算压力差成正比，与流体的粘度、岩心的长度成反比。
测定岩石的渗透率时，需要满足以下条件：岩石空隙空间100%被一种流体所饱和；流体不与岩石发生物理化学反映；流体在岩石孔隙中的渗流为层流。
这样得到的渗透率仅与岩石自身性质有关，此时为绝对渗透率。
渗透率的单位：4、退汞、压汞曲线及四个特征参数一般毛管力曲线多具有两头陡、中间缓的特征，通常称为三段：初始段、中间平缓段和末端上翘段。
开始的陡段（ab）表现为随压力的增加，非湿相饱和度缓慢增加。
此时，由于外加压力小，非湿相尚不能进入岩石的最大孔隙，非湿相饱和度的增加是由于岩样表面凹凸不平的表面孔或较大的缝隙等引起的。
此时为麻皮效应。
中间平缓段（bc）是主要的进液段，大部分非湿相在该压力区间进入岩石的主要孔隙。
中间平缓段的长短及位置的高低对分析岩心的孔隙结构起着重要的作用。
中间平缓段越长，说明岩石喉道的分布越集中，分选越好。
位置越靠下，主要喉道半径越大。
最后陡翘段（cd）表示随着压力的升高，非湿相将进入越来越细的孔隙喉道，但进入速度越来越小，最后曲线与纵坐标轴几乎平行，即压力再增加，非湿相不再进入岩样。
压汞法测定毛管力曲线过程中，可连续获得压汞（驱替）和退汞（吸吮）两条曲线，由于驱替过程与吸入过程中存在毛细管滞后现象，所以吸入曲线始终位于驱替曲线的下方。
毛管力曲线的特征参数阈压：非湿相流体进入岩样前，必须克服一定的阻力。
非湿相流体开始进入岩心中最大喉道的压力或非湿相开始进入岩心的最小压力称为阈压，或入口压力，门限压力。
阈压的大小应根据毛管力曲线和岩心的具体情况确定，一般采用：将毛管力曲线中间的平缓段延长至与零非湿相饱和度对应的纵轴相交，该交点对应的压力即为岩心的阈压，与阈压对应的喉道半径是连通岩心孔隙的最大喉道半径。
渗透性好的岩石阈压均比较低，反之，较高。
饱和度中值压力Pc50：是指驱替毛管力曲线上非湿相饱和度为50%时对应的毛管压力。
与之对应的喉道半径称为饱和度中值喉道半径r50。
岩石物性越好，Pc50越低，r50越大。
最小湿相饱和度Smin：党驱替压力达到一定值后，压力再升高，湿相饱和度也不再减小，毛管力曲线与纵轴几乎平行，此时岩心中的湿相饱和度称为最小湿相饱和度。
对于亲水岩石，最小湿相饱和度相当于岩石的束缚水饱和度。
越小，表明岩石含油饱和度越大。
退汞效率We：压汞毛管力曲线上，最高压力点对应的岩心中的含汞饱和度称为对打含汞饱和度S Hg max（相当于强亲水油藏的原始含油饱和度）；在退汞曲线上，压力接近零时岩心中的含汞饱和度称为最小含汞饱和度S Hg min（相当于亲水油藏水驱后的残余油饱和度）。
We=(S Hg max-S Hg min)/ S Hg max表明，退汞效率相当于强亲水油藏的水驱采收率。
5、波及系数影响因素及如何升高波及系数（表示工作剂的宏观驱油能力）：是指注入工作剂在油层的波及程度，即被工作剂驱扫过得油藏体积或面积百分数。
可分为平面波及系数（指平面上工作剂驱扫过的面积与油层总面积的比值）、垂相波及系数（垂相上工作剂驱扫过的油藏厚度面积与油层剖面面积的比值）、体积波及系数（被工作剂驱扫过的油藏体积与油藏总体积之比，是平面波及系数和垂相波及系数的乘积）。
影响因素平面上的非均值性，主要是由砂岩体形状、大小和延伸方向不同所引起的。
主要有大面积分布的厚油层、条带状分布的砂体、高渗透区零星分布的油层、大面积分布的低渗透薄油层和零星分布的油层。
是油田布井中首先考虑的因素之一。
若地层的渗透率沿X、Y轴方向相差很大，假设Y>X，此时若采用行列注水井排，由于注采系统的水流方向与高渗透带一致，注水时很容易形成水窜，降低波及程度。
反之，沿Y向，由于注采系统的水流方向与高渗透率带方向垂直，会大大提高波及系数。
流度比，驱替液的流度和被驱替液的流度之比。
水油流度比直接影响水驱油时的波及系数。
水油流度比小时，面积波及系数大，水驱前缘比较规则。
水油流度比大时水发生明显的粘性指进，使面积波及系数大大降低。
6、储层非均质性与采收率关系储层非均质性主要与沉积条件、成岩作用、地应力场分布等有关。