采油测试工基础知识

采油测试工基础知识大安项目部试井队2010年8月第一部分理论基础知识一、石油地质基础知识1、地球的内部结构：⑴地壳：平均厚度为35Km，在全球各处的厚度不均匀。地壳是由岩石组成，所以又叫岩石圈。⑵地幔：地壳与地幔之间有一个显著的不连续面称M界面，从M界面到2900Km的深处为地幔。地幔一般分为两层，从M界面到1000Km处叫上地幔，从1000Km处到2900Km处称下地幔。⑶地核：从2900Km处到地心成为地核，从5154Km处以下称为内核，地核内分布着3000℃以上的复杂的液体。2、岩石：也称为石头，是在特定条件下由一种或多种矿物质规律组成的复杂集合体。⑴岩浆岩：是由岩浆冷凝而形成的岩石。⑵变质岩：是地壳早期形成的岩石。⑶沉积岩：古老的岩石在地壳表面环境下遭受风化而破坏，其风化物再经过搬运、沉积及成岩作用便形成了沉积岩。3、地层：地下成层的沉积物和其中共生的岩体总称为地层。⑴油源层：具备生油条件、且能生成一定数量石油的地层称为油源层。⑵油源层系：在一定地段时期、一定地质构造及古地理条件下，由一系列油源层和非油源层有规律地组合为油源层系。⑶隔层:夹在两个相邻储油层之间,阻隔储油层相互串通的不渗透致密层称为隔层。⑷储油层：能储集大量油气，渗透性较好，并有较好圈闭的岩层称为储油层。⑸划分地层的方法：①根据岩性和沉积条件划分；②根据地壳运动划分；③根据古生物化石划分；④根据沉积旋回划分。4、地质构造⑴褶皱构造：成层岩石在地壳运动所产生的构造力作用下，形成的波状弯曲而未丧失其连续完整性的构造叫做褶皱构造。①背斜：是指岩层向上弯曲的皱曲，两翼岩层倾向相背，弯曲中间部分的岩层比两翼岩层时代相对较老。②向斜：是指岩层向下弯曲，相翼岩层倾斜相向，弯曲中间部分的岩层比两翼岩层时代相对较新。⑵断裂构造：岩层发生断裂所形成的地质构造叫做断裂构造。①节理：是岩石中普遍存在的一种构造，在采油现场通常称为裂缝，节理可以是平直或弯曲的。②断层：岩层破裂后，破裂面两侧岩块沿断裂面发生明显的相对位移，这种构造叫做断层。二、油藏工程基础知识1、圈闭：能使油气聚集起来的场所叫做圈闭，圈闭由储集层、盖层、遮挡物三部分组成。圈闭的类型可根据成因和形状特征圈闭可分为以下四大类：⑴构造圈闭：地壳构造运动使地层发生变形或断裂变位而形成的圈闭。⑵地层圈闭：由于沉积中断，以地层不整合面作遮挡条件所形成的圈闭。⑶岩性圈闭：由于沉积环境的改变，导致沉积岩性变化或由于某些次生作用而形成的圈闭。⑷复合圈闭：由两种或两种以上地质因素联合封闭所形成的圈闭。2、油气藏：是指在单一圈闭中的聚集。圈闭内聚集了石油称为油藏，聚集了天然气称为气藏，两者都聚集称为油气藏。⑴油气藏应具备的两个基本条件其一，应具有统一的压力系统；其二，必须具备一定数量的油气。⑵油气藏的类型①按形态分类可分为：块状、层状、透镜状和断块状油气藏。②按圈闭成因分类可分为：构造油气藏、地层油气藏、岩性油气藏、复合型油气藏。③按储集岩特性可分为：孔隙型、裂缝型、裂缝孔隙型、孔隙裂缝型、空洞型油气藏。⑶、石油及天然气是怎么样生成的？答：有机物质的富集和适当的生油环境是生成石油的两个基本因素。有机物质就是保存于地层中的古代生物的遗体，它是生成石油和天然气的原始物质。这些有机物质一般是与其他沉积物质（例如泥沙）混杂在一起同时沉积下来，形成水底腐泥。腐泥中的有机物质在压力、温度和还原环境的条件下，经过复杂的物理、化学变化，逐步转化为石油和天然气。⑷、什么叫原生油气藏？答：当油气藏形成以后，没有遭受构造运动及其他因素破坏的油气藏称为原生油气藏。⑸、什么叫工业油气藏？答：凡是储存油、气量较多，根据国民经济建设和国防建设需要，在当前技术条件和经济条件下，具有开采价值的油气藏叫工业油气藏。3、石油：始终可以燃烧的有机液体矿物，是以不同结构，以烃为主的复杂混合物，呈暗绿色、褐色或黑色，一般存在于地下岩石孔隙中。⑴原油的主要成分：氢和碳，其中碳占83%-87%，氢占10%-14%，另外还有含量不超过1%的氮氧硫等其他微量元素。⑵石油的组成：油质、胶质、沥青质、碳质。⑶石油的物理特性①密度和相对密度：在标准条件下（20℃和0.101MPa），每立方米原油的质量，称为原油密度，计量单位为kg/m3相对密度:是指在标准条件下原油密度与同体积纯水在温度4℃时密度的比值。②粘度：又称粘滞系数。流体流动时分子之间因内摩擦而引起粘滞阻力的大小叫做粘度。③凝固点：石油冷却到失去流动性的温度叫做原油的凝固点。⑷地层原油的物理性质：地层原油物理性质又称高压物性。①饱和压力：在一定温度下，油藏原油降压过程中开始从原油中分离出一批气泡时的压力。②体积系数：质量相等的地下原油体积与地面脱气后原油体积之比。③压缩系数：单位体积原油在压力增减0.1MPa下，原油体积收缩或膨胀的程度。④溶解系数：压力在增加0.1MPa时，单位体积原油中所溶解的气量，单位为m3/(m3·MPa)。⑸天然气：广义的天然气包括天然形成所有的气体。我们所指的天然气是指与油田或气田有关的气体。①天然气的化学成分：天然气主要成分是那些相对分子质量较小的碳氢化合物，如甲烷二氧化碳、一氧化碳氢、氮等。②天然气的物理性质：1）相对密度：天然气的相对密度是指在相同条件下（0℃，0.01MPa）天然气的质量与同体积空气质量之比。2）粘度：天然气的粘度和石油一样，是天然气流动时内部分子之间所产生的摩擦力，是以分子之间互相碰撞的形式体现出来的。3）溶解度：在单位体积的溶解剂中溶解的天然气量称天然气的溶解度。4）发热量：在通常情况下，燃烧每立方米天然气所放出来的热量为天然气的发热量，单位为焦耳/米3（J/m3）⑹油气储集层的性质：油气在地下室储存在一些岩石的孔隙、孔洞和裂缝中的，油气储存的岩石主要是砂岩和碳酸盐岩。1）岩石的孔隙性储集层岩石孔隙可分为：粒间孔隙、溶洞和裂缝。2）衡量孔隙性好坏的指标叫做孔隙度。3）若岩石孔隙体积是指相互连通的有效孔隙体积，则称为有效孔隙度。4）在储集层中石油体积与岩石孔隙体积之比叫做含油饱和度。⑹岩石的渗透性：在一定压差下，岩石本身允许液体通过的能力叫过渗透性。1）达西定律：液体在多空介质中渗流时，其流量与介质的截面积、介质两端的压力差成正比，而与液体的粘度、介质的长度成反比。2）绝对渗透率：用一种流体（空气）通过岩石时所测出来的渗透率叫做绝对渗透率。3）有效渗透率：用两种以上液体通过岩石时，所测出某一相流体的渗透率称为有效渗透率。4）相对渗透率：有效渗透率与绝对渗透率的比值称为相对渗透率。5）渗透率的计算单位：渗透率的计量单位是平方微米（μm2）。它与达西的关系是：1平方微米（μm2）=1.01325达西（D）1平方微米（μm2）=1达西（D）=1000毫达西（mD）7、什么叫油气层有效厚度？答：在现有经济技术条件下能采出具有工业价值的石油的油层厚度称为有效厚度，计量单位为米。8、原油的主要成分是什么？答：原油的主要成分是碳和氢，碳占83%-87%，氢占10%-14%。另外还有含量不超过1%的氧、氮、硫。个别油田原油含硫量超过1%。9、什么叫油气田？答：油气藏往往不是单独孤立存在的，在一定构造范围内一个或多个油气藏的组合就叫油气田。10、什么叫原油密度？答：原油密度是指在标准条件（20℃和0.101MPa）下，每立方米原油的质量。计量单位是顿每立方米或吨/米3三、试井基础知识1、试井和试井工作的基本原理和意义？答：试井是以渗流力学理论为基础，以各种测试仪器为手段，通过对油、气、水井生产动态的测试来研究油层各种物理参数和油、气、水井生产能力，为加深对油层的认识，制定合理的油田开发方案和措施而提供依据的方法。试井工作主要由测试仪器、工艺操作和试井资料的解释与研究三项内容组成。试井的基本方法有两种：稳定试井和不稳定试井。2、试井工作的目的？答：1）通过试井结果可以了解整个油层特性，如判断油田驱动类型、油水边界、断层位置及估算油气储藏量等。2）通过试井结果可以了解每一口井的工作状况，判断油田发生的问题，从而研究油层、改造油层。3、试井可以解决那些方面的问题？答：利用试井资料，可以解决以下六个方面的问题：1）确定油田压力及其分布；2）了解油田各个区块的生产能力；3）确定油井的合理工作制度；4）理定油层的有关参数（如渗透率、流动系数、采油指数等）；5）判断油层内各种边界（如油水界面、断层位置、地层尖灭等）6）了解油层温度及油层内油、气、水的特性等。4、试井方法有几种？答：1）稳定试井法；2）不稳定试井法；3）水力勘探法。5、什么是稳定试井？答：改变油井工作制度，当生产稳定时，测试的油压、套压、流压、产量、油气比、含水和含砂量等资料，通过分析对比确定油井合理工作制度，这种试井方法叫稳定试井，又称系统试井。6、什么是不稳定试井？答：利用油井关井后油层压力重新分布的不稳定过程，测出井底压力随时间变化的曲线，即压力恢复曲线。然后根据曲线的形状求得油层的各项参数，用以研究油层性质及动态的方法叫不稳定试井，习惯叫“关井测压”。7、什么叫水力勘探试井？答：利用各井之间互相干扰的特点来研究井间远处的油层特性的方法叫水力勘探试井。8、稳定试井法可以解决什么问题？答：可以解决下列问题：1）利用油井指示曲线，求油井采油系数；2）确定油层有关参数（包括地层流动系数、有效渗透率等）；3）利用油井系统试井资料，选择合理生产油嘴；4）确定地层压力及压力系统；5）利用注水井指示曲线研究注水井的吸水能力；9、不稳定试井法可以解决那些问题？答：利用不稳定试井法所测得的井底压力恢复曲线，不仅能够解决稳定试井法解决的许多问题（如确定地层静压、流动系数、地层有效渗透率、地层导压系数、井底污染程度、完善程度、井壁阻力系数、折算半径）还能判断井底附近边界情况（断层、油水边界等）。10、什么叫原始地层压力？答：在油层未开采前，从探井中测得的地层中部压力叫原始地层压力（或叫原始油层压力），计量单位为帕或兆帕，符号为Pa或MPa。原始油层压力的大小，主要决定于油层的构造部位和油层的埋藏深度。油层压力的大小，对油田开发具有特别重要的意义，因为它表明了油层天然能量的大小。11、什么叫静水柱压力？写出计算公式？答：井口到油层中部的水柱压力叫静水柱压力。计算公式为：静水柱压力≈油层中部深度*水的密度/10012、什么叫静止压力？对油田开发起什么作用？答：静止压力也叫油层压力，是指油井在关井后，待压力恢复到稳定状态时，所测得的油层中部的压力，简称静压。参数符号为PR，单位为兆帕。在油田开发过程中，静压是衡量地层能量的标志。静压的变化与注入和采出油、气、水体积的大小有关。如果采出体积大于注入体积时，油层产生亏空，一般情况下,静压就会比原始地层压力低。为了及时掌握地下动态,油井需要定期测静压。13、什么叫流动压力？流压的高低放映了什么？答：油井在正常生产时所测得的油层中部的压力叫流动压力。参数符号为Pwf，单位为兆帕。流入井底的油依靠流动压力举升到地面。一般流压的高低，直接反映出油井自喷能力的大小，流压高，油井的自喷能力强。14、什么叫油管压力？答：油管压力简称油压，它表示油气从井底流到井口后的剩余能量，可以通过井口压力表测出。参数符号为Ptf，单位为兆帕。15、什么叫套压？答：套管压力简称套压。它表示油、套管环形空间内，油和气在井口的剩余压力，又叫压缩气体压力。参数符号为Pcf，单位为兆帕。16、什么叫流压梯度？答：流压梯度是指油井在正常生产时，每米液柱所产生的压力。在测流压的过程中，选用不同两点测得的压差与距离之比即为流压梯度。17、什么叫静压梯度？答：油井关井后，井底压力恢复到稳定时，每米（或每100米）液柱所产生的压力叫静压梯度。其计算方法与流压梯度计算方法相同。18、什么叫压力恢复曲线？答：油井关井后，井底压力与实践变化的关系曲线，称压力恢复曲线。由于油层内流体和油层岩石具有弹性，当油井工作制度改变时，油层压力就会重新分布，逐渐地恢复到相对的平衡状态，压力恢复速度的快慢与油层性质、流体性质有关。油层性质越好,压力恢复速度越快,因此可以应用压