油藏工程教程 第03章 油气藏岩石

pc
•倾角 倾角
θ
0
sw
1
四、毛管压力转换
实验室 油藏
pc
2σ cos θ pc = r
pclab pcres 2σ lab cos θ lab = rlab 2σ res cos θ res = rres
0
sw
1
pcres
klab
σ res cos θ res rlab = pclab σ lab cos θ lab rres
第三章
油气藏岩石
油 流体 气 水 岩石
油气藏
第一节
一、定义
岩石孔隙度
Vs
Vp Vb
骨架体积V 骨架体积 s
•岩石体积 岩石体积
孔隙体积V 孔隙体积 p 外观体积V 外观体积 b
Vp+Vs=Vb
φvol =
Vp Vb
•体积孔隙度 体积孔隙度 •孔隙面积 p 孔隙面积A 孔隙面积 •固体面积 s 固体面积A 固体面积 •总面积 b 总面积A 总面积 Ap+As=Ab •面积孔隙度 面积孔隙度
w.wet
否则, 否则 o.wet
2. 等渗点饱和度
swx •If swx>0.5 w.wet
1
kr
o w
否则, 否则 o.wet
0
0
swc
swx
sor 1
3. 等渗点相渗
krx <0.5 kro + krw <1.0
4. 端点相渗
•左端点 左端点 swc krw =0 kro =1.0 •右端点 右端点 sor kro =0 krw =krw(sor)
k=
kx + k y + kz 3
σ=
(k x − k ) 2 + (k y − k ) 2 + (k z − k ) 2 3
δ=
σ
k
δ=0 δ=0~0.3 δ=0.3~0.7 δ=0.7~1.0 δ>1.0
•各向同性 各向同性 •各向异性较弱 各向异性较弱 •各向异性中等 各向异性中等 •各向异性较强 各向异性较强 •各向异性超强 各向异性超强
G
亲水或水湿
亲油或油湿
•润湿滞后或动态润湿 润湿滞后或动态润湿 •静态 静态
O rock W O rock
•动态 动态
W
亲水或水湿
亲油或油湿
二、毛管压力
p c = po − p w
pc
O W 2r
2σ cos θ pc = r
r
pc = po − p w
2σ cos θ pc = r
~
pc
pc = f ( s w )
•颗粒大小不变 排列方式变化 颗粒大小不变, 颗粒大小不变 •压缩变形 压缩变形
•排列方式不变 颗粒大小变化 排列方式不变, 排列方式不变
lnφ I
φo
a
b D
•I: 压实阶段
φ = φ oe - β D
lnφ I
φo
a
b II D
φinh
•成岩 成岩
c
•II: 压缩阶段 •III: 压熔阶段
φ = φinh
σ res cos θ res α= σ lab cos θ lab
k lab k res
pc
0
sw
1
第四节
一、定义
qo qw
相对来自百度文库透率
•绝对渗透率 单相 绝对渗透率: 绝对渗透率
∆p
A∆ p qw = k w µ w ∆L
A∆ p qo = k o µ o ∆L
ko
kw
1
o kr w
0 0
•相渗透率 相渗透率
0 k y− 0
0 0 kz−
k x ± 0 k= 0
0 k y± 0
0 0 kz±
•双重各向异性 双重各向异性 kx+=kx•各向异性 各向异性 kx=ky=kz •各向同性 各向同性
k x ± 0 k= 0
0 k y± 0
0 0 kz±
•立方体排列 立方体排列
47.64%
•菱面体排列 菱面体排列
25.95%
•疏松排列 疏松排列
•紧凑排列 紧凑排列
•影响因素之二 粒度分布 影响因素之二: 影响因素之二
•大颗粒 47.64% 大颗粒
•小颗粒 47.64% 小颗粒 •杂排列 杂排列
•影响因素之三 应力作用 影响因素之三: 影响因素之三 •压实变形 压实变形
1
kr
o w
0
0
swc
sor 1
krw(sor)越大 越大 水相渗流能力越强 岩石亲水特性越弱
•曲线影响因素 曲线影响因素
pc
σ、r
第五节
σ
p
岩石压缩系数
Vs Vb
Vp
σ σ
s
p
•σ,p变化 •Vs ,Vp,Vb变化
Vs Vb
Vp
∂Vi cij = (−1) Vi ∂σ j
ij
Vp+Vs=Vb
•孔隙度通常指有效孔隙度 孔隙度通常指有效孔隙度 •孔隙度反映了岩石的孔隙发育程度 孔隙度反映了岩石的孔隙发育程度 •孔隙度是岩石最重要的物性参数之一 孔隙度是岩石最重要的物性参数之一
二、测量
Vp+Vs=Vb •Vp、Vs、Vb三个中测量任意二个 •气测 气测 •油测 油测
三、影响因素及分级
•影响因素之一 排列方式 影响因素之一: 影响因素之一
0
sw
1
三、曲线特征
pc pc
2σ cos θ pc = r
pc50 pcd
0
sw
1
0
0.50
sw
•排驱压力 排驱压力
•饱和度中值压力 饱和度中值压力
pc
0 swc
1
•最小湿相饱和度 最小湿相饱和度
pc
•低斜直线段 低斜直线段 主体孔隙特征
pct 0
•高斜直线段 高斜直线段
sw
1
微孔隙特征
•转折压力 转折压力
5. 渗透率 6. 影响因素 7. 统计
•Darcy方程 方程 •孔隙度、孔隙半径 孔隙度、 孔隙度
Vφ
•各向同性 各向同性
y
ky kx
x
y x
kx=ky=kz
•各向异性 各向异性
y
ky kx
x
y x
kx≠ky≠kz
•水流 水流 •压实 压实
k x 0 k= 0
0 ky 0
0 0 kz
k = kI
•各向异性程度系数 各向异性程度系数
k x 0 k= 0 0 ky 0 0 0 kz
c p (10-4 MPa-1 )
0.30 0.20
Es=10×104MPa ×
0.05 0.04
0.10 0.00 0 5 10 15 φ (%) 20 25 30
c p (10-4 MPa-1 )
0.03 0.02 0.01 0.00 0 5 10 15 φ (%) 20 25 30
Thanks
kw k rw = k ko k ro = k
•相对渗透率 相对渗透率
sw
1
k ro = f ( sw )
k rw = f ( sw )
二、曲线特征值
1
1. 端点饱和度
swc sor
kr
o w
共渗区：1-swc-sor 共渗区： •驱油效率 驱油效率 •If swc>sor
0
0
swc
sor 1
1 − s wc − s or Ed = 1 − s wc
φ r k res = 8τ
2 res res 2
φ r = 8τ
2 lab lab 2
rlab klab = rres k res
pcres
σ res cos θ res = pclab σ lab cos θ lab
pcres = αpclab
k lab k res
pcres = αpclab
•实验结果 实验结果
15.0
c p (10-4 MPa-1 )
11.0
•Hall图版 图版 •数值太高 •数值太高
0 5 10 15 φ (%) 20 25 30
7.0
3.0
•与岩性无关 与岩性无关 •逻辑反转 逻辑反转
cp =
2.587 × 10
−4
φ
0.4358
Es=1×104MPa ×
0.50 0.40
三、影响因素及分级
φr k= 2 8τ
2
Kozeny-Carman方程 方程
φ增大
r增大 增大
k增大 增大 k增大 增大
∆k ∆φ = k φ
∆k ∆r =2 k r
•k>1000mD •k=1000~100 •k=100~10 •k=10~1 •k<1
特高 高 中等 低 特低
四、统计
•n块 kmin~kmax 块 •平均渗透率 平均渗透率 •几何平均 几何平均 •算术平均 算术平均
•Darcy方程 方程
•渗透率: 岩石允许流体通过的能力 渗透率: 渗透率
•孔隙度是岩石最重要的物性参数之一 孔隙度是岩石最重要的物性参数之一 •渗透率是第二个最重要的物性参数 渗透率是第二个最重要的物性参数
二、测量
A∆ A∆p q=k µ∆L
q
∆p
•渗流指示曲线 渗流指示曲线 [k]=D 1D=1µm2 µ 0.01mD
•渗透率极差 渗透率极差
k max kai = k min
k max •单层突进系数 k aa = 单层突进系数 k k k
kmin kmax D
•孔渗关系 孔渗关系
φ = a + b ln k
φ
lnk
五、非均质和各向异性
•均质油藏 均质油藏 •非均质油藏 非均质油藏
φ≠f(x, y, z) φ=f(x, y, z)
φarea =
Ap Ab
•孔隙段长 p 孔隙段长l 孔隙段长 •固体段长 s 固体段长l 固体段长 •总长度 b 总长度l 总长度 lp+ls=lb
φline =
lp lb
•线孔隙度 线孔隙度
φvol = φarea = φline = φ
有效 绝对
φeff =
φabs =
Vpeff Vb
Vpt Vb
Vs
cp =
dVp Vp dp
=
φ
1−φ
cs
dVs 3(1 - 2ν ) cs = = Vs dσ s Es
0.50
cp =
c p(10-4MPa-1 )
φ
1−φ
0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 0 5 10 15 φ (%) 20 25 30
cs
cp=0~1×10-4MPa-1 × co=1~100×10-4MPa-1 × cg=100~1000×10-4MPa-1 ×
Vφ
•平均方法 平均方法 •算术平均 算术平均 •几何平均 几何平均 •调和平均 调和平均
∑φ φ =
n
j
∑ ln φ ln φ =
n
j
1 1 = ∑ φ n φj
1
•算术平均 算术平均 •均值 均值 •标准差 标准差 •变异系数 变异系数
∑φ φ =
n
σ=
j
(φ j − φ ) 2 ∑ n
σ Vφ = =0~1 φ
•固有 固有
•取心过程 取心过程
lnφ
a
I b D II c
φ =φsc
本体变形过程中的孔隙度不变性原则
•分级 分级
φ = 0 ~ 30% φ >30% φ =20~30% φ =10~20% φ =1~10% φ <1%
特高 高 中等 低 特低
四、统计
•n块 块
φmin~φmax
φ
•平均孔隙度 平均孔隙度 •非均质程度 非均质程度
k
∑ ln k ln k =
n
j
∑k k=
n
j
•均值 均值 •标准差 标准差 •变异系数 变异系数
∑k k=
n
σ=
j
(k j − k ) 2 ∑ n
Vk =
σ
=0~1 k
•Vk=0 •Vk=0~0.3 •Vk=0.3~0.7 •Vk=0.7~1 •Vk>1.0
完全均质 弱非均质 中等非均质 强非均质 超强非均质 •非均质好 非均质好? 非均质好
基本概念 1. 孔隙度 •体孔隙度 体孔隙度 •线孔隙度 线孔隙度 •面孔隙度 面孔隙度
2. 绝对孔隙度、有效孔隙度 绝对孔隙度、 3. 影响因素 •应力作用 应力作用 4. 统计方法 •排列方式 排列方式 •压实变形 压实变形 •均值 均值 •粒度分布 粒度分布 •压缩变形 压缩变形
•变异系数 变异系数
•各向异性好 各向异性好? 各向异性好
•双重各向异性 双重各向异性
y
k x+
y x
k x−
x
•各向异性 各向异性 •双重各向异性 双重各向异性
k x+ = k x− k x+ ≠ k x−
k x + 0 + k = 0
0 k y+ 0
0 0 kz+
k x − 0 − k = 0
•Vφ=0 •Vφ=0~0.3 •Vφ=0.3~0.7 •Vφ=0.7~1 •Vφ>1.0
完全均质 弱非均质 中等非均质 强非均质 超强非均质
•极差 极差
φmax φai = φmin
φmax φaa = φ
•高均比 高均比
第二节
一、定义
A∆ p q∝ µ∆L
岩石渗透率
∆p
q
A ∆p q=k µ∆L
k x k =0 0
0 ky 0
0 0 kz
k 0 0 0 k 0 = kI k= 0 0 k
第三节
一、润湿性
毛管压力
O rock
W
O rock
W
亲水或水湿
亲油或油湿
•润湿性是一个相对概念 润湿性是一个相对概念
O rock
W
O rock
σ σ
s
cp =
p
∂Vp Vp ∂p
∂Vs cs = − Vs ∂σ s
∂Vb cb = − Vb ∂σ
cp =
Vs Vb Vp
dVp Vp dp
dVs csp = Vs dp
dVb cbp = Vb dp
σ σ
s
p
•cp、csp、cbp之间关系 之间关系?
•石油开采 石油开采
σ σ
pi Vs p