石油工程第七章油气水系统及储量计算

第七章油气水系统及油气储量计算一、流体分布及性质二、油气水压力系统三、油藏温度四、油藏原始能量与原始驱动类型五、储量计算一、流体分布及性质1.流体性质参数①密度分类原油密度，g/cm3轻质油〈0.87中质油0.87～0.92重质油0.92～1超重质油≥1（1）石油油藏地质研究§5流体性质与油气水系统②粘度分类原油粘度，mPa.s低粘度〈5中粘度5～20高粘度20～50稠油≥50是石油的一个重要的物理特性，它表征石油的流动性，从而影响石油的产量和管线中石油的输送量，也严重影响油田的采收率和开采成本。油藏地质研究§5流体性质与油气水系统③凝固点原油凝固点为原油凝固的临界温度当凝固点高于40℃时，称为高凝油凝固点与原油含蜡量有关，含蜡量越高，则凝固点越高与含胶量、含蜡量、沥青质含量、含硫量、溶解气油比等有关油藏地质研究§5流体性质与油气水系统（2）天然气①密度与石油相比，天然气的密度要低很多②甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和非烃气体含量③天然气产状和相态油藏地质研究§5流体性质与油气水系统1．气藏气（干气，贫气）：烃类气体单独聚集成藏，不与石油伴生。2．气顶气（湿气，富气）：与石油共存于油气藏中，呈游离气顶状态的天然气。3．溶解气（dissolvedgas）：地层条件下溶解在石油和水中的气体。----湿气4．凝析气（condensategas）：当地下温度压力超过临界条件后，液态烃逆蒸发形成凝析气。----湿气一般埋深较大（3千—4千米以下），采出过程中反凝析出凝析油。（新疆柯克亚）热裂解生凝析气油藏地质研究§5流体性质与油气水系统（３）地层水①矿化度单位体积水中各种离子的总含量称水的矿化度。单位用mg/L或ppm表示地层水通常以高矿化度为特征(数万-数十万ppm)地表河水/湖水多为淡水(数百ppm)海水的平均矿化度为35000ppm•矿化度资料可用于研究油气藏保存条件及圈定有利的油气聚集区域•油田水的矿化度常随深度增加而增大油藏地质研究§5流体性质与油气水系统地层水矿化度随深度的增大而增高（据Dickey，1979）（美国俄克拉荷马州宾夕法尼亚系Cherokee砂岩）②水类型硫酸钠型(Na2SO4)重碳酸钠型(NaHCO3)氯化镁型(MgCl2)氯化钙型(CaCl2)地表水原生水水型浓度(meq%)比NaNa-ClCl-NaClSO4Mg110110101101（据Dickey，1986）苏林分类的主要水型油藏地质研究§5流体性质与油气水系统概括说来，地表水含有SO42-和HCO3-，但却只含很少的Ca2+和Mg2+。因此，阳离子几乎全为Na+。典型的原生水几乎不含SO42-和HCO3-，所有的阴离子几乎均为Cl-。代表了缺乏循环交替的地层水的特征油藏地质研究§5流体性质与油气水系统油田水的水型以氯化钙型为主，其次为重碳酸钠型，而硫酸钠型和氯化镁型较为罕见。油藏地质研究§5流体性质与油气水系统③地层水物理性质比重：一般1。矿化度越高，比重越大。颜色：一般不透明而呈浑浊状；并常带有颜色。溴味：常具汽油味或煤油味，有咸味、苦味、腐臭味（含H2S时）。导电性：因含多种离子而导电。矿化度越高，导电性越好。油藏地质研究§5流体性质与油气水系统2.油气水分布上气-中油-下水密度差异（重力分异）气油界面、油水界面（1）基本分布规律油藏地质研究§5流体性质与油气水系统（２）油气藏中油、气、水分布的典型情况①底水油藏油藏的油柱高度小于储集层在构造高点处的厚度（油水界面海拔高度高于储层底面高点海拔）的油藏油柱高度油藏地质研究§5流体性质与油气水系统②边水油藏油柱高度油藏的油柱高度大于储集层在构造高点处的厚度（油水界面海拔高度低于储层底面高点海拔）的油藏油藏地质研究§5流体性质与油气水系统③气顶油环油气藏油藏的油柱高度大于储集层在构造高点处的厚度（油水界面海拔高度低于储层底面高点海拔），油气藏高点附近气柱下无底油，整个油体呈环状分布于边水和气顶之间的油气藏。油藏地质研究§5流体性质与油气水系统3.油气水界面及油水过渡带对于具边、底水和具气顶的油藏，应描述其油气界面与油水界面的深度位置和认定的依据，以及油气柱的高度。对水体的大小规模和平面、剖面分布情况也应尽力描述。油水过渡带在大型油藏，尤其储层复杂、非均质性严重的油藏中变化较大，应描述油水界面的基本特征和特殊情况，油水过渡带的饱和度变化和厚度分布。油藏地质研究§5流体性质与油气水系统4.流体非均质性陆相油田地质背景复杂，流体非均质性强，原油性质变化快。用流体性质参数的变异系数、突进系数、级差来描述。5.流体分布规律以构造井位图为底，分层编制流体性质各项参数（如原油密度、粘度、含蜡量等）的平面等值线图或者剖面图以及变化趋势图，来反映流体分布规律。油藏地质研究§5流体性质与油气水系统二、油气水压力系统1.概念（１）静水压力静水压力是指由垂直的液柱重量所产生的压力。静水压力的计算公式为：式中：ＰＨ—静水压力，MPa；ρw—水的密度，Kg/m3；h—静水柱高度，m；g—重力加速度，9.8m／s2。由于水的密度是一个常数，因此，静水压力的大小只与静水柱的高度或深度、密度有关，而与液柱的形状和大小无关。ghPwH油藏地质研究§5流体性质与油气水系统（2）上覆岩层压力上覆岩层压力，是指上覆岩石骨架和孔隙空间流体的总重量所产生的正压力。上覆岩层压力可表示为：式中：——上覆岩层压力，；Ｈ——上覆岩层的垂直高度，ｍ；——岩层孔隙中流体的平均密度，kg/m3；——岩层骨架的平均密度，kg/m3。——岩层平均孔隙度，小数ｇ——重力加速度，9.8m／s2。上覆岩层压力主要随岩石骨架的厚度增加而增大，也与岩层及其孔隙空间流体的密度大小有关。gHpmafr])1([rPfmaMPa油藏地质研究§5流体性质与油气水系统（3）地层压力地层压力是指作用于岩层孔隙空间内流体上的压力，又称孔隙流体压力。在含油、气区域内的地层压力又叫油层压力或气层压力。（4）压力梯度地层压力梯度是指在垂直方向上每增加单位深度所增加的压力值，单位用Mpa／ｍ表示。它显示地层压力随深度的变化率。油藏地质研究§5流体性质与油气水系统2.异常地层压力（１）异常地层压力的概念异常压力的性质和大小使用压力系数来表示：αP=1,地层压力与静水压力相等，地层压力属于正常地层压力；αP≠1,称为异常地层压力。αP＜1，为低异常地层压力；αP＞1，为高异常地层压力。如果αP远远大于1，称为超高压的异常地层压力，简称超压异常。一般地，压力系数分布在0.9-1.2范围内时，都作为正常压力。异常地层压力：指偏离静水柱压力的地层孔隙流体压力。压力系数：指实测地层压力与同一深度静水压力的比值。油藏地质研究§5流体性质与油气水系统把偏离静水柱压力的地层孔隙流体压力称之为异常地层压力。常用压力系数来表示异常地层压力偏离静水柱压力的程度。压力系数()定义为实测地层压力（）与同一深度静水柱压力的比值：pafpHfpppa2.异常地层压力（１）异常地层压力的概念αP≠1,称为异常地层压力。αP＜1，为低异常地层压力；αP＞1，为高异常地层压力。如果αP远远大于1，称为超高压的异常地层压力，简称超压异常。一般地，压力系数分布在0.9-1.2范围内时，都作为正常压力。（２）异常地层压力的形成原因⑴成岩作用⑵热力作用和生化作用⑶古压力作用在成岩作用过程中，泥页岩的欠压实作用、蒙脱石的脱水作用以及硫酸盐岩的成岩作用，都可成为异常高压的形成原因。①泥、页岩的欠压实作用②蒙脱石的脱水作用随着地层温度升至蒙脱石的脱水门限值时，蒙脱石将释放出大量的晶格层间水和吸附水，并向伊利石转化。③硫酸盐岩的成岩作用当石膏向无水石膏转化时会析出大量的水。温度增高将引起岩石和岩石孔隙中流体的膨胀；使油页岩中的干酪根出现热裂解，生成烃类气体；流体相态的变化，是CO2析出。渗析作用下流体流动方向：盐度低盐度高.在封闭的地质环境中，这些气体将大大提高该系统的压力而促使高异常地层压力的形成。原地层的埋藏深度变浅，因地层仍然处于封闭状态，古压力保持不变，从而成为高压异常地层。⑷构造作用⑸测压水位的影响⑹流体密度差异把因构造运动而增大岩层孔隙流体压力”封闭”起来,从而形成异常地层高压。当测压水位高于井口海拔高度时，油井就显示出高异常压力。相反，若测压井水位低于井口海拔高度时，油井就显示出低异常地层压力。位于气藏顶部的气井往往显示出较高的异常地层压力。（3）异常地层压力预测方法异常地层压力预测主要采取四个方面的方法：依据区域及邻井的地质资料进行预报和判断、依据地震资料进行分析研究和依据本井的钻进情况进行判断、依据测井资料判断。收集区域及邻井钻遇异常地层压力层段的位置、深度、压力高低、钻井液使用情况及效果等资料，并分析各主要异常压力层的压力变化情况。异常高压层及异常高压过渡带是欠压实的产物，它们均表现为地震低速异常。因此，利用地震波速度的异常变化，就可预测超压层并估计其压力值。①依据钻时录井资料判断泥岩欠压实引起的高压异常,当钻入泥岩欠压实引起的高压异常带时，钻时就会迅速降低，有时，钻时可低到正常压实泥岩钻时的一半左右。②依据钻井液温度变化判断高压异常异常高压带常常伴有异常高温出现。③依据页岩岩屑密度变化判断高压异常泥岩欠压实的缘故，其页岩岩屑的密度将急剧减小④依据钻井显示进行判断:转盘扭矩突然增加、起钻阻力加大、井喷、井涌等现象出现时区域及邻井资料地震资料钻井资料测井资料进行判断国内外广泛采用电阻率测井、声波测井和体积密度测井的信息来识别异常压力。电阻率：（在页岩或泥岩段）正常条件：H↗→φ↘→Rt↗异常条件：H↗→φ↗→Rt↘声波时差：（在页岩或泥岩段）正常条件：H↗→φ↘→Δt↘异常条件：H↗→φ↗→Δt↗油藏地质研究§5流体性质与油气水系统10100-5000-4500-4000-3500-3000-2500-2000-1500-1000-5000安6井声泥岩波时差分布图(us/ft)200封隔带高压带可能封隔带常压带455029302480H=17912.4-3562.48log(AC)K1tgK2dE1-2zE2-3aN1sN2dN1t井深(m)三、油藏温度油藏温度测取十分简单，一般在油井测压时，在压力计上带一个高温温度计，就可在测压的同时取得油层温度数据。在油层的不同深度上停点，就可测得多个温度数据，据此可以求出油层温度随深度变化的地温梯度数据。在地层浅表15-30m以内，温度随昼夜温差和一年四季而变化。在地表15-30m以下，地层温度随地层深度不同而变化。一般来说，深度每增加100m，地层温度上升3℃左右。油藏地质研究§5流体性质与油气水系统四、油藏原始能量与原始驱动类型1.油藏原始能量弹性能量：溶解气能量：边、底水能量：气顶能量：重力能量：油藏岩石和其中的流体在地层高压条件下积蓄的一种能量。指原油可以依靠自身的重力流向井底时所具有的能量。当油藏压力出现下降并低于饱和压力时，溶解在地层原油中的天然气会逐渐游离出来，产生弹性膨胀形成的一种能量。指存在于油藏底部或外围的与油藏连通的水体所具有的能量。指油气藏气顶中的游离气由于地层高压所蓄积的能量。油藏地质研究§5流体性质与油气水系统2.油藏原始驱动类型油藏原始驱动类型：指油藏在依靠天然能量开采时，起主要作用占支配地位的能量类型。油藏的原始能量几乎不存在单一类型的，它们都是几种能量共存的。比如，几乎所有的油藏都具备弹性能量和溶解气能量；而气顶能量和边底水能量则是特定油藏才具有的。油藏存在五种原始驱动类型，即弹性驱、溶解气驱、天然水驱、气顶驱、重力驱。具有实际意义的主要是前四种天然驱动类型。油藏地质研究§5流体性质与油气水系统第一章油藏地质研究§1地层对比§2油藏构造研究§3沉积相分析§4储层特征描述§5流体性质与油气水系统§6储量计算§7油藏综合评价（Geologicalreserves）工业油气藏在原始条件下（即油藏未开采前）具有产油（气）能力的储集层中石油和天然气的总量。它是油藏储层中达工业油气流标准的油气的总和，