石油工程概论XXXX(2-3)

课程回顾1.石油工程的定义2.石油工程任务3.油气藏形成必要条件第一章：绪论饱和压力，溶解气油比（Rs）、体积系数（Bo）、压缩系数（Co）、粘度（μ）天然气高压物性压缩因子（Z）、体积系数（Bg）、天然气压缩系数（Cg）、粘度（μ）地层原油高压物性第二章：油藏流体与岩石高压物性体积系数（Bw）、压缩系数（Cw）、粘度（μ）地层水高压物性岩石高压物性孔隙度、饱和度、渗透率、岩石压缩系数、各种压力概念本章内容油藏流体及岩石物理性质第二章第一节油藏流体物理性质石油(petroleum)天然气(gas)地层水(stratumtouswater)•油藏流体的特点(thecharacteristicofreservoirfluid)：储层烃类：C、H高温高压，且石油中溶解有大量的烃类气体；随温度、压力的变化，油藏流体的物理性质也会发生变化。同时会出现原油脱气、析蜡、地层水析盐或气体溶解等相态转化现象。烃类流体的密度小，比水轻。油藏(reservoir）储集流体的岩石(rock)储集其中的流体(fluid)一、油气的相态相态：物质在一定条件（温度和压力）下所处的状态。相：某一体系或系统中具有相同成分、相同物理、化学性质的均匀物质部分。油藏烃类一般有气、液、固三相。第一节油藏流体物理性质二、油气化学组成1、天然气的组成★石蜡族低分子饱和烷烃(alkane)（主要）CH4★非烃气体（少量）H2SH2ON2COCO2C2H6C3H8C4H10C5★惰性气体(inertgas):He、Ar甲烷0.2950.439乙烷0.0870.157丙烷0.1070.164异丁烷0.0180.019正丁烷0.0560.058异戊烷0.0110.012正戊烷0.0240.023正己烷0.0070.008氮气0.3940.120二氧化碳0.0020.000合计1.0001.000矿藏(mine)汽油蒸气含量(thecontentofgasolinestream)硫含量(thecontentofsulfur)凝析气(condensategas):具有反凝析作用能形成凝析油的气田气油藏气(gasofoilreservoir):又叫油田气,伴生气,溶解或气顶中的气气藏气(gasofgasreservoir):又叫气田气,单独聚集成气藏2、天然气的分类干气（CH498%）湿气（富气）（CH450%，汽油蒸气）酸气≥1g/m3净气1g/m3第一节油藏流体物理性质环烷烃(ring-alkane)芳香烃(aroma-alkane)其它化合物含硫化合物:硫醇、硫醚、噻吩含氮化合物:吡咯、吡啶、高分子杂环化合物:胶质、沥青质3、石油的组成烷烃(alkane):C5～C16含氧化合物:环烷酸、苯酚、脂肪酸第一节油藏流体物理性质井流物组成mol%CO259.02N20.19C11.81C21.00C30.96IC40.10NC40.88IC50.31NC51.25C61.27C72.13C83.10C92.58C102.33C111.94C121.84C131.74C141.49C151.52C161.25C171.18C181.08C190.97C200.90C210.74C220.73C230.67C240.62C250.54C260.49C270.47C280.45C290.40C300.36C310.33C320.30C330.25C340.25C350.20C36+2.36SUM100.00组份4、石油的分类第一节油藏流体物理性质按组成分类：石蜡基原油、环烷基原油和中间基原油三类；按硫含量分类：超低硫原油、低硫原油、含硫原油和高硫原油四类；按比重分类：轻质原油、中质原油、重质原油以三类。第一节油藏流体物理性质1、原油饱和压力原油饱和压力系指在地层条件下，原油中的溶解气开始分离出来时的压力。又称泡点压力。Standing于1947年，利用美国加利福尼亚22个油田105个饱和压力数据，建立经验公式：30.831.76861.6381024.4610RotsbgRp其中：－饱和压力，MPa；－溶解气油比，m3/m3；－天然气相对密度；－地面脱气原油相对密度；－地层温度，℃；bpsRgRto三、地层原油高压物性三、地层原油高压物性地层油：高温高压，溶解有大量的天然气(1)定义:在油藏温度和压力下地层油中溶解的气量，m3/m3。Vg－地层油在地面脱出的气量（标准状态）m3Vo－地面脱气原油体积，m3。Rs－在地层条件下的原油溶解气油比，ogVVRs地层油的溶解气油比是用接触脱气的方法得到的。第一节油藏流体物理性质2、溶解气油比（Rs）(2)影响因素①油气性质②压力油气密度差异越小，地层油的溶解气油比越大。③温度油藏条件下，T升高，Rs降低第一节油藏流体物理性质3、压缩系数（Co）(1)定义：在温度一定的条件下，单位体积地层油随压力变化的体积变化率，1/MPaTffoPVVC1第一节油藏流体物理性质三、地层原油高压物性(2)影响因素分析：轻烃组分所占比例↗，Co↗①组成③温度T↗，Co↗②溶解气油比Rs↗,Co↗P↗,Co↘④压力三、地层原油高压物性(1)定义：又称原油地下体积系数，是指原油在地下体积(即地层油体积Vf)与其在地面脱气后的体积(Vs)之比。sfoVVB一般地，Bo1。第一节油藏流体物理性质4、体积系数（Bo）(2)影响因素分析2、油藏温度T↑，Bo↑3、油藏压力P↑,Bo↓当PPb时，P↑,Bo↑当PPb时，当P=Pb时，Bo＝Bomax1、溶解气油比Rs↑,Bo↑体积系数与压力的关系5、粘度（μ）(1)定义：当速度梯度为1时单位面积上流体的内摩擦力，单位：mPa.s。三、地层原油高压物性yuxxy/＝－第一节油藏流体物理性质(2)影响因素分析：轻烃组分所占比例↗,μo↘①组成③温度T↗，μo↘④压力②溶解气油比Rs↗,μo↘P↗,μo↗当PPb时，P↗,μo↘当PPb时，当P=Pb时，μo＝μominμo～P、T关系指在油层条件下，粘度大于50mPa.s，相对密度大于0.90的原油。三、地层原油高压物性5、稠油稠油分类粘度(mPa.s)相对密度（20℃）Ⅰ50～1000.900（25ºAPI）普通稠油Ⅱ100～100000.920（22ºAPI）特稠油10000～500000.950（17ºAPI）超稠油（天然沥青）500000.980（13ºAPI）第一节油藏流体物理性质某些油田原油物性参数油田名称油层温度(℃)油层压力(MPa)泡点压力(MPa)溶解气油比(m3/m3)体积系数压缩系数(MPa-1)大庆油田某层457～126.4～11451.09～1.157.7×10-4华北油田某层90161371.1010.4×10-4胜利油田某层65231927.51.09557.3×10-4中原油田某层1093724.6691.2118.3×10-4罗马什金(俄)40178.558.41.1711.4×10-4第一节油藏流体物理性质四、天然气高压物性1、压缩因子（Z）一定温度和压力条件下，一定质量气体实际占有的体积与在相同条件下理想气体占有的体积之比。理想实际＝VVZPnRTV实际＝理想气体的假设条件：1.气体分子无体积；2.气体分子间无作用力；3.气体分子间是弹性碰撞；第一节油藏流体物理性质压缩因子Z的物理意义：实际气体与理想气体的差别。Z1实际气体较理想气体难压缩Z=1实际气体成为理想气体Z1实际气体较理想气体易压缩天然气压缩因子，可根据天然气组成和所处温度、压力条件查相应图版获得。第一节油藏流体物理性质拟对比压力PPr：拟对比温度TPr：pcprppppcPrTTT天然气在油藏条件下的体积V与其在地面标准状态（20℃，1.013×105Pa）下的体积V0之比，单位，m3/m3。ggVBV四、天然气高压物性2、体积系数（Bg）等温条件下单位体积气体随压力变化率。1()gTVCVP3、天然气压缩系数（Cg）第一节油藏流体物理性质四、天然气高压物性4、粘度（μ）低压条件下大气压下天然气的粘度曲线①气体的粘度随温度的增加而增加；②气体的粘度随气体分子量的增大而减小；③低压范围内，气体的粘度几乎与压力无关第一节油藏流体物理性质高压条件下①气体的粘度随压力的增加而增加；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。②气体的粘度随温度的增加而减小；③气体的粘度随气体分子量的增加而增加。高压下，气体的粘度具有类似于液体粘度的特点。四、天然气高压物性4、粘度（μ）第一节油藏流体物理性质地层水是指处于油藏边部和底部的边水和底水、层间水及与油共存的束缚水等。五、地层水高压物性地层水矿化度：单位体积地层水中所含各种离子、分子、盐类、胶体的总含量，称为地层水矿化度，以mg/L或mol/L表示。地层水分类：石油工业通常采用苏林分类法将水分为CaCl2、MgCl2、NaHCO3和Na2SO4四种类型；地层水硬度：地层水硬度是指地层水中所含Ca2+、Mg2+的量。通常以1L地层水中含10mg的CaO或7.2mg的MgO为一度。第一节油藏流体物理性质1、基本参数2、体积系数（BW）指地层水在地层条件下的体积与其在地面条件下体积之比。第一节油藏流体物理性质3、压缩系数（Cw）等温条件下单位体积气体随压力变化率。通常在3.7×10-4～5×10-4MPa-1之间变化。4、粘度（μ）地层水粘度：指地层水流动时内摩擦阻力的大小，单位：mPa.s或cp（厘泊）。复习提要一、地层原油高压物性2、体积系数（Bo）3、压缩系数（Co）4、粘度（μ）1、溶解气油比（Rs）二、天然气高压物性1、压缩因子（Z）2、体积系数（Bg）3、天然气压缩系数（Cg）4、粘度（μ）三、地层水高压物性1、体积系数（BW）2、压缩系数（Cw）3、粘度油气藏(reservoir）储集油气的岩石(rock)储集其中的流体(fluid)第二节油藏岩石物理性质当只存在一种孔隙结构时称为单纯介质。同时存在两种或三种孔隙结构，称为双重介质或三重介质。岩石结构孔隙pore裂缝fracture储集空间渗流通道溶洞cavern为油气提供孔隙度porosity渗透率permeability一、油藏岩石孔隙度岩石骨架孔隙1、体积组成总体积二、油藏岩石物理性质2、孔隙度（）是指岩石中孔隙体积与岩石总体积的比值。第二节油藏岩石物理性质3、岩石孔隙度的分类孔隙度(%)55～1010～1515～2020～25储层评价极差差一般好特好储层岩石(砂岩)孔隙度评价矿场资料和文献上不特别标明的孔隙度均指有效孔隙度。绝对孔隙度（）a绝对孔隙度（）a总孔隙体积Va与岩石总体积Vb的比值%)100(baaVV有效孔隙度（）e有效孔隙度（）e流动孔隙度（）f流动孔隙度（）f有效孔隙体积Ve与岩石总体积Vb的比值%)100(beeVV可流动的孔隙体积Vf与岩石总体积Vb的比值%)100(bffVV大小大小4、碳酸盐岩孔隙度碳酸盐岩一般是有原生孔隙（基质孔隙）和次生孔隙（裂缝或溶洞）构成的双重孔隙系统，因此，为研究方便，常将碳酸盐岩的孔隙度用原生孔隙度和次生孔隙度两部分表示：第二节油藏岩石物理性质fptφf——次生孔隙度(裂缝或孔洞孔隙度),小数。φp——原生孔隙度,小数；φt——总孔隙度,小数；二、油藏岩石流体饱和度油层孔隙里含油（水、气）的体积与孔隙体积的比值。是计算油田储量的重要数据。含油饱和度越大，说明地层中含油越多。toPooVVVVStwpwwVVVVStgpggVVVVS1gwoSSS(同一油藏)1、油藏含油（水、气）饱和度So、Sw、Sg—分别为油、气、水的饱和度；Vo、Vw、Vg—分别为油、气、水的体积；Vp、Vt—分别为孔隙体积和岩石总体积；第二节油藏