第16讲储层流体的物理性质

检测井内机械 的完好性，评 价井下工程作 业的效果
1.生产测井概述
流动剖面测井技术
流量：涡轮流量计，核示踪流量计等 密度：压差密度计，伽马密度计等 持率：电容持水率计，核持水率计等 温度：电阻温度计，热电偶温度计等
压力：应变压力计，石英压力计等
辅助：自然伽马仪，磁定位仪，井径仪等
1.生产测井概述 油层监视测井技术 地层物性评价
gwf 1.2223 d g / B g
2.储层流体的物理性质 4. 天然气的粘度 天然气的粘度是压力、温度和气体组分的函数。 随着压力增高，粘度变大。 在低压条件下，粘度随温度的升高而变大；当压 力大于 10MPa 时，粘度随温度升高先是降低，然 后再转至增加。 当天然气中含有非烃类气体时，粘度会增大。 天然气的粘度可以实验测定，也可以利用经验公 式计算。
Bg 3.447 10 ZTwf / Pwf
4
2.储层流体的物理性质
4. 天然气的密度
常用相对密度来描述天然气的特性。 相对密度：在标准温度（ 293K ）和标准压力条
件下，气体的密度与干燥空气密度的比值。
d g gsc / air
相对密度与体积系数与井底密度的关系：
Z 可以视为对比压力和对比温度的函数，与气
体成分无关。（P18图2-2）
不可压缩流体：压缩性和膨胀性可以忽略的流 体；密度和重度可以看作常数。
可压缩流体：压缩性和膨胀性不可以忽略的流
体；密度或重度不可以看作是常数。
2.储层流体的物理性质 3. 流体的粘性
流体的粘性是流体的一种属性，主要由流体的
产层参数评价(So、Sw、K、P、、Fw等)
工程测井(固井、窜槽、套管变形腐蚀、酸 化压裂效果评价等)
1.生产测井概述
生产测井分类
流动剖面测井 储层监视测井 对象 井内流体 套管外油气层 采油工程测井 套管和水泥环
目 的
了解注入井的 监 测 含 油 性 、 注入剖面； 渗透性、油水 生产井的产出 界 面 以 及 地 层 压力的变化， 剖面 评价油气层的 生产动态
提高油气采收率
提高探井成功率
1.生产测井概述 勘探测井: 油气井完井之前进行的测 井,目的是发现和评价储集层。 测 井 分 类 开发测井 ( 生产测井 ) ：在油气井完 井及其后，应用地球物理方法对井 下流体流动状态、井身结构技术状 况和油气层性质变化情况进行观测， 主要目的是监视和分析油气层的生 产状况及开发动态。
重烃CnH2n-6；及不同比例组成。
分类标准：成分，相对密度，油气比等。
石油简单分为2类：烷烃基；沥青基。
天然气：甲烷60%-80%，其余成分主要由C2、 C3、C4、C5等轻烃组成。 通常用相对密度来对天然气分类。
2.储层流体的物理性质 2. 烃类的相态 相态是指物体在一定的温度、和压强下所处的
内摩擦力和粘滞力而引起；用粘度来表示。
牛顿内摩擦力定律：
du F A dy
P19页（2-14）
牛顿流体：满足牛顿内摩擦定律的流体。 非牛顿流体：不满足牛顿内摩擦定律。 理想流体：没有粘性的流体。
2.储层流体的物理性质 3. 流体的粘性
单位面积上的摩擦力： F du
相对稳定的状态。
烃类混合物的相态，取决于混合物的组成成分 和不同组分的性质；常用P-T图来描述。
自学教材2.1—2.2，P22-23
2.储层流体的物理性质 2.3 天然气的性质参数
1. 天然气的偏差系数
2. 天然气的压缩系数
3. 天然气的体积系数
4. 天然气的密度
5. 天然气的粘度
2.储层流体的物理性质 1. 天然气的偏差系数 偏差系数Z：某一温度和压力条件下，同一质量 天然气的真实体积和理体积之比。
2.储层流体的物理性质
1. 流体的密度和重度 流体的重度：单位体积流体所具有的重量；均 匀流体的重度表示为：
G S V
单位：N/m3
ห้องสมุดไป่ตู้
流体的重度是作用在单位体积上流体的重力。 密度与重度的关系为：
S g
重度与流体随处的位置有关
2.储层流体的物理性质
2. 流体的压缩性和膨胀性
流体的压缩性：作用在流体上的压力增加时， 流体所占有的体积将减小的特性。压缩系数：
1.生产测井概述 生产测井作业的有关事项 重复测井：不同测速（刻度）、不同产量下 （在计算绝对敞、喷产量时有用）测量。 测井井段：应在油管以下尽可能多测一些井 段（零流量层、总流量层），密度、井温应该
测到地面。
生产测井的计划安排：周密安排测量计划。
1.生产测井概述
年 代 发展历程
Ppr P / PPc , TPr T / TPc
2.储层流体的物理性质
2. 流体的压缩性和膨胀性
气体的状态理论 两种不同烃类气体，如果它们的对比压力和
对比温度相同，那么它们相应的许多性质参数，
如粘度、弹性系数、压缩系数等也将相等。
2.储层流体的物理性质
2. 流体的压缩性和膨胀性
Z Vactual / Videal
Z是压力、温度和天然气组分的函数。 通常采用图版法和经验公式法来求取。
2.储层流体的物理性质
2. 天然气的压缩系数
压缩系数：天然气在恒温条件下，随压力变化 的单位体积的变化量。
拟对比压缩系数
1 V C g ( )T V P
CPr C g PPc
这意味着油藏的注采系统可能需要调整，而 生产测井能为其提供比较准时、可靠的资料。
1.生产测井概述 生产测井测量目的 监视油气井的生产状况 评价油气层的开发动态
生产测井应用基础
储层岩石和流体的物理性质
储层渗流理论及开发动态
1.生产测井概述 生产测井被誉为油田开发的“医生” 指下套管后进行的所有测井，目的是监测井 眼几何特性及注采动态。 生产动态监测（产出剖面、注入剖面)
地层处理检查
流量测井，温度测井，核示踪测井等。
1.生产测井概述 何时进行生产测井
新井：评价该井的生产性能、检查固井及完井
质量；采取措施和改变功能前后都要进行测量； 根据监测油气藏动态需要合理安排生产测井的测 量周期。 注水井：分析井的投产情况、监视生产过程；
确定和完善油田的工程与地质分析等要进行生产
的溶解气开始分离出来的压力。
油层饱和压力是地层中烃类存在状态和出现两
相渗流的界限，反映和控制油藏驱动方式的重要
标志。
2.储层流体的物理性质 1. 饱和压力 油层的饱和压力还是井筒内是否出现液气两相 管流的界限，是生产测井解释必须的一个参数。 饱和压力的大小，主要取决于油、气的组分和 温度；温度升高，饱和压力要增大。 饱和压力通过 PVT 实验确定；也可以通过公式 进行计算。（P29式（2-47））
1 V Cp V P
流体的膨胀性：流体的体积随着温度升高而膨 胀的特性。温度膨胀系数：
1 V Ct V T
2.储层流体的物理性质
2. 流体的压缩性和膨胀性
液体的压缩系数和膨胀系数较小，在工程上可 以忽略。 用气体的状态方程来描述参数之间的关系。 理想气体：气体的分子体积与质量和分子间的 作用力都可以忽略不计。状态方程： m PV RT nRT M
气体的体积随温度和压力变化很大，必须考虑；
2.储层流体的物理性质
2. 流体的压缩性和膨胀性
实际气体：分子体积与质量和分子间的作用力 都不可以忽略不计。状态方程：
PV ZnRT
气体的压缩因子Z：实际气体与理想气体在同一 条件下的体积比值，也称气体的偏差系数。 单组分气体的Z值可以通过实验来确定；多组分 混合气体按对应的状态理论求出。
2.储层流体的物理性质
2. 流体的压缩性和膨胀性 临界状态：气体的液相和气相差别消失的状态。 对应的压力和温度为临界压力Pc，临界温度Tc。
为了估算气体的偏差系数，引入对比参数；即 气体的温度和压力与临界参数的比值。 单组分气体：对比压力，对比温度
Pr P / Pc , Tr T / Tc 多组分气体：拟对比压力，拟对比温度
测井。
1.生产测井概述 生产测井作业的有关事项 井的条件：测井过程中，井应该处于稳定状 态，流体正常流动。 地面产量：尽可能精确测量油、气、水的地 面产量、油气比并校正到井下条件。 必需要知道储集层的参数：天然气的比重、 油的比重、水的矿化度；其它有用参数：泡点 压力、泡点压力下溶解气油比、泡点压力下油 层的体积系数等。
1.生产测井概述 勘探与开发阶段地层的主要差别 勘探阶段：地层参数是常数
So、Sw、K、P、等 开发阶段：地层参数随着时间而变化
So、Sw、K、P、、Fw等
1.生产测井概述
为什么要进行生产测井？
随着注采作业不断进行，作业区域的地层压 力不断减小，层间矛盾凸显；
不但注水量加大，受益井见水也较快；
通常根据CPr和PPr的关系图版，来Cg。
1 1 Z Cg ( ) PP r Z PP r
2.储层流体的物理性质
3. 天然气的体积系数
体积系数：在地层条件下某一质量的气体占有
的实际体积，与地面标准条件下同样质量气体占
有体积的比值。
B g V gwf / V gsc
求出井底的压力和温度，体积系数与偏差系数Z 的关系：
《测井解释与生产测井》
第16讲 储层流体的物理性质
张元中
中国石油大学（北京）地球物理与信息工程学院
《测井解释与生产测井》
主要内容
1. 生产测井概述 2. 储层流体的物理性质
教材 第2章：第2.1节
1.生产测井概述 油气田开发的阶段划分
勘探 资金投入
降低勘探风险
开发
生产 利润回收
降低开发成本
2.4 地层原油的性质参数
2.5 地层水的性质参数
2.储层流体的物理性质
2.1 流体的物理属性 1. 流体的密度和重度
2. 流体的膨胀性和压缩性
3. 流体的粘性
2.储层流体的物理性质
1. 流体的密度和重度
流体密度：单位体积的流体所具有的质量；均 匀流体各点处的密度相同。
m V
中子、密度、声波测井等。
地层含油性评价 次生伽马能谱测井，热中子寿命测井，过 套管电阻率测井等。 地层产能评价
电缆地层测试等。
1.生产测井概述
采油工程测井
水泥胶结评价
声波变密度测井，超声成像测井等。
管壁质量检测
多臂井径测井，超声成像测井等。
管外流动识别
温度测井，噪声测井，核示踪测井等。
单位：kg/m3
非均匀流体：各点处的密度不同。某一点处的 密度表示为：
m dm lim dV V 0 V
2.储层流体的物理性质
1. 流体的密度和重度
液体的相对密度：液体的密度与标准大气压下 4℃的纯水密度的比值。
f d ch
气体的相对密度：气体的密度与特定的温度和 压力条件下氢气或空气密度的比值。
A dy
动力粘滞系数（粘度）：单位速度梯度下单位
面积上摩擦力的大小。
d / dy
单位： Pas ；工程上常用厘泊 （cP）, 1cP=10-3Pa s。
运动粘度（运动粘滞系数）
/
2.储层流体的物理性质
2.2 油气的分类和相态 1. 油气的分类
2. 烃类的相态
2.储层流体的物理性质 1. 油气的分类 石油的组成：链烷烃 CnH2n+2 、环烷烃 CnH2n 、
30年代 20世 纪
40年代 50年代 60－70年代 80年代
只有井温测井
压力测井和流量测井 综合产出剖面测井 引入声波测井和放射性测井 引入计算机技术
21世纪之后
持率成像测井、水平井持水率 测井及特殊生产测井技术日臻 完善，相应处理方法也取得了 长足的进步。
2.储层流体的物理性质
2.1 流体的物理属性 2.2 油气的分类及相态 2.3 天然气的性质参数
2.储层流体的物理性质 2.4 地层原油的性质参数
1. 饱和压力
2. 溶解气油比
3. 原油的压缩系数
4. 原油的体积系数 5. 原油的密度 6. 原油的粘度
2.储层流体的物理性质 1. 饱和压力 地层原油的性质参数，可以通过 PVT 取样分析 来测定；也可以通过经验公式计算。 饱和压力：泡点压力，表示地层条件下原油中