油层物理学(复习)

油层物理学油层岩石流体骨架孔隙空间（孔隙、喉道、孔隙类型、孔隙结构）Φ（定义、分类，测定）K（定义、单位、达西定律、滑脱效应、测定）Φ、K关系影响因素其他性质分布（Si）状态（相图）流体类别气油水Z，Bg，Cg，ρg，γg，μgRs，Ps，Co，Bo，Eo，Bt等了解油层物理学饱和多相流体时岩石的物理性质1、表面张力、表面能：形成条件、相关概念、影响因素，测定方法2、润湿性：A，θ，润湿滞后，斑状润湿，测定方法3、毛管压力：概念，计算公式，测定方法，毛管压力曲线的绘制与分析，H50的应用，孔吼分布特征参数的求取4、相对渗透率：定义、表示方法，与绝对渗透率的区别，曲线绘制与分析，流度比，产水率，影响因素，测定方法，应用第一章储油气岩石的物理性质了解储层岩石的孔隙空间与孔隙结构的概念，掌握孔隙结构的研究手段；深入理解储层孔隙结构的特征，以及表征孔隙结构的参数性质。明确表征油藏储层岩石物理性质的参数特征，熟练掌握孔隙度、渗透率、流体饱和度，以及比表面的概念及其研究方法。了解影响储集岩物理性质的地质因素；掌握、熟悉储集岩孔隙度、渗透率、饱和度的测定方法及原理,掌握达西方程的应用条件及范围。主要教学内容及要求第一节储集岩的孔隙空间和孔隙类型一、储集岩的孔隙空间和孔隙结构孔隙空间：岩石中未被矿物颗粒、胶结物或其它固体物质填集的空间。孔隙空间是由孔隙和喉道构成。孔隙：岩石颗粒包围着的较大空间。喉道：两个颗粒间连通的狭窄部分。。孔隙结构：储集岩所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小分布及相互连通关系。碳酸盐储集岩由于溶洞、裂缝及次生孔隙发育，其孔隙结构：储集岩所具有的孔、洞、缝的大小、形状和相互连通关系。第一节储集岩的孔隙空间和孔隙类型一、储集岩的孔隙空间和孔隙结构砂岩储集岩的孔隙类型粒间孔、溶蚀孔、微孔隙和裂隙。粒间孔：砂岩中主要和普遍的孔隙类型。以此为主的岩石，通常孔喉大、渗透性好。经历成岩作用会有变化。溶蚀孔：岩石中易溶物质（如碳酸盐、长石、硫酸盐等矿物）的溶解形成，其类型与溶蚀组分密切相关。具溶蚀孔隙的砂岩储集性变化大，主要取决于溶蚀孔隙和喉道的大小、分布以及连通性；孤立的溶孔不会改善渗透能力。微孔隙：粘土矿物间、杂基内有大量的微孔隙。其特征常常是高比面、小孔径；低渗透性和高含水饱和度。裂隙：对储集空间的贡献一般不大，但它将提高任何一种储集岩的渗滤能力。储集岩孔隙空间和孔隙结构的研究方法（1）水银注入法（毛管压力曲线）根据水银克服岩石孔隙喉道的毛细管阻力来测定岩石的孔喉大小分布的方法。具有快速、准确的优点。所测得的毛管压力—水银饱和度关系曲线可以定量反映储集岩的孔隙喉道的大小分布。（2）铸体薄片法将染色树脂注入到被洗净和抽空的岩心孔隙内，待树脂凝固后，再将岩心切片放在显微镜下观察。其中带色的树脂部分代表岩石二维空间的孔隙结构状态，可以很方便地直接观察到岩石薄片中的面孔率、孔隙、喉道及孔喉配位数等。（3）扫描电镜法扫描电镜能够清楚地观察到储层岩石的主要孔隙类型：粒间孔、微孔隙、喉道类型和测定出孔喉半径等参数。（4）复制孔隙-喉道将伍德合金（或者树脂）注入岩石孔隙空间中后，将岩石基质全部溶蚀，所留下的孔隙-喉道骨架再用一种透明塑料将其包裹。这种透明塑料即代表岩石部分。然后再进行立体观察孔隙空间结构的直观模型。储集岩孔隙空间和孔隙结构的研究方法按孔隙空间形态及其储渗特征划分的孔隙度概念：绝对孔隙度：指岩石中所有未被碎屑物质或填隙物充填的空间与岩石总体积之比。连通孔隙度：指岩石中相互连通的孔隙体积与岩石总体积之比。流动孔隙度：指岩石中能够在一般生产压差下流动的那一部份液体体积与岩石总体积之比。可随压差或流体性质不同而改变。有效(含烃)孔隙度：指岩石孔隙中烃类体积与岩石总体积之比。它仅是连通孔隙度中含烃类的那一部分。第二节储集岩的孔隙度在确定孔隙度时，只要求得岩石总体积、固体部份(颗粒及胶结物)的体积以及孔隙体积这三个参数中的两个，就能根据公式计算出孔隙度值。1.样品总体积的测定1）封蜡法2）水银体积泵法3）测量岩样尺寸孔隙度的测定方法2.样品固体体积的测定1）比重瓶法2）气体压缩法3）浸没称重法3.样品孔隙体积的测定1）饱和流体法2）气体膨胀法第二节储集岩的孔隙度目前测定孔隙度方法主要有以下两种：饱和煤油法气体法㈠饱和煤油法1.制样，编号，抽提，烘干，将岩样捆一根细铜丝，称岩样在空气中重量G1;4.将饱和煤油的岩样浸泡在煤油中称岩样在煤油中重量G3，实验结束2.将岩样放入抽真空装置中抽真空，在真空状态下充分注入煤油；3.将饱和煤油的岩样在空气中称其重量G2;%1003212GGGG孔隙度的测定方法第二节储集岩的孔隙度孔隙度的测定方法原理：根据P1V1/T1＝P2V2/T2实验时为恒温T1＝T2则P1V1＝P2V2㈡气体法1.将标准室的压力稳定在Po后关闭阀门5，再开启阀门6待压力稳定后读出此时压力P1；2.将岩样放入岩样测量室后关闭阀门7、6，开启阀门5待压力达到P1稳定后关闭阀门5；3.再开启阀门6，待压力稳定后确定此时的压力P2,实验结束第二节储集岩的孔隙度有效应力下的孔隙度沉积岩的孔隙度是压实程度的函数，压实的作用力是岩石埋藏最大深度的函数。某一深度D取得岩心时，岩心所承受的上覆岩层的压力为：式中D：样品的实际深度，m；ρ：样品深度以上岩层的平均密度，g／cm3；PR：样品深度处地层流体的压力，MPa；pe：样品所承受的有效上覆压力，MPa。第二节储集岩的孔隙度平均孔隙度的确定方法（1）分布频率计算法油层段等间隔取样分析，以孔隙度值等间距分组，以各组样品数占总样品数的百分比为频率；以累计频率与孔隙度作分布曲线，取50%对应值。1.单井平均孔隙度的确定方法2.油层的平均孔隙度孔隙度频率分布与累积频率分布曲线（2）厚度加权平均法SSnjjj1niiniiihh11第二节储集岩的孔隙度影响岩石孔隙度大小的因素碎屑岩1.岩石的矿物成份（成分比例、抗风化性、稳定性、颗粒形状）2.粒度和分选性3.胶结物含量、成分及胶结类型4.埋藏深度碳酸盐岩（受成岩后生变化影响大）白云岩化重结晶作用溶解作用裂缝第二节储集岩的孔隙度应用单向流达西定律时应满足以下假设条件：1、流体为单向流动；2、岩石为一种流体饱和；3、流体呈线性流动（层流）；4、流体与岩石不发生任何物－化反应。达西的定义：岩石允许粘度为1厘泊的流体，岩样长度为1厘米，在压差为0.1MPa(kg/cm2)的作用下，通过岩样横截面积为1平方厘米，出口端流量为1立方厘米/秒，此时岩样的渗透率为1达西。渗透率K：在压力作用下，岩石允许其孔隙中所含流体的流动能力。第三节储集岩的渗透率稀薄气体理论：当压力很低时，气体分子相互碰撞而导致的内摩擦趋于消失，气体流动主要是受到分子与管壁那部分碰撞的影响。此时，所出现的分子流动与粘滞流动无关，粘滞系数已不再具有意义。图1-3-5气体“滑脱效应”示意图气体在小孔道中呈匀速流动，而液体则不然，在孔道中心的液体分子比靠近孔壁表面的分子流速要高。对比气体和流体流动，气体在孔道中的流动特征称之为气体在管壁上的滑脱现象。亦称为克林贝格效应(Klinkenbergeffect)。滑脱效应（Klinkenberg效应）第三节储集岩的渗透率五、渗透率的测定方法（气体测定法）原理：岩石在一定的压差下允许流体通过的能力。1、将抽提、烘干的岩样制成长约3厘米，直径约为2—2.5厘米的圆柱体，两端切平，编号，测量岩样直径、长度、Po、μ；2、将岩样放入岩心夹持器并密封岩样，逐步提高进口压力，待压力稳定后记录该压力下出口端流量；3、改变四个压力点，记录各压力稳定后该压力下岩样出口端流量；4、测试完四个压力下岩样的流量后即可结束实验。关闭进口压力后再关闭围限压力，实验结束。测试步骤：参数单位：略第三节储集岩的渗透率影响岩石渗透率大小的因素孔隙度与渗透率一般呈正相关关系，影响孔隙度大小的因素同样也要影响渗透率。1．碎屑成份及粒度大小颗粒的堆积方式与碎屑成份、粒度大小以及沉积过程。2．岩石构造各种层理对渗透率影响较大；沉积时颗粒排列方式。3．裂缝的作用在影响渗透率的诸多地质因素中，裂缝起着重要作用。微细的构造裂缝的发育与岩性有比较密切的关系，岩性越脆，则裂缝越发育。裂缝的发育与构造有关，不同类型的构造上，裂缝具有不同的情况，裂缝是发育在倾斜变化率最大的部位。第三节储集岩的渗透率流体饱和度S:某种流体在岩石孔隙中所占据的孔隙体积百分数。1.原始含油、气、水饱和度Soi、Sgi、Swi—指在油藏投入开发之前，油藏中处于原始地层压力和温度条件下油、气、水的体积占岩石孔隙体积的百分数。获取方法：油藏第一批探井取心测试。2、平均含油、气、水饱和度:规定的符号为、、。油气藏中平均饱和度可分为油气藏平面和纵向的平均饱和度。平均饱和度有时间概念。oSwSgS3、残余油、气饱和度：规定的符号为Sor、Sgr。开发过程中，随着油气的采出油气藏能量不断下降，最终进入衰竭期，达到某一经济极限时，残留在油气藏中的油气饱和度。第四节储集岩的油气水饱和度4、束缚水饱和度：规定的符号为Swi。油气层上部岩石孔隙中未被最大油气浮力排出的水，称为束缚水饱和度。在勘探和开发中为了方便起见，定义束缚水饱和度为“油层过渡带上部产纯油或纯气部份中岩石孔隙中的水饱和度，称为束缚水饱和度。”不同的油气藏，因其岩石和流体性质不同，油气运移条件的差异，因而束缚水饱和度亦相差很大。或岩石孔隙中不可再降低的含水饱和度。5.可动油、气、水饱和度：规定的符号为So、Ｓg、Ｓw。孔隙中油、气、水体积中在油田开发所具有的压差下，可以流动的油、气、水体积占孔隙体积百分数。流体饱和度S:某种流体在岩石孔隙中所占据的孔隙体积百分数。第四节储集岩的油气水饱和度饱和度的测定方法确定饱和度的方法有常规实验室、特殊岩心分析法、测井解释方法。1、溶剂抽提法（Dean—Stark蒸馏）⑴、井场取新鲜样，称重G总，用蜡密封岩样后送实验室；⑵、剥掉蜡壳后将岩样放入样品杯，仪器加温。观察水分捕集器水体积变化及样品杯中有机溶剂颜色；⑶、当水分捕集器水体积不增加，样品杯中有机溶剂颜色为无色透明时，实验结束。在水分捕集器读出Vw;⑷、测试岩样Φ、G岩、Vp，即可计算饱和度;第四节储集岩的油气水饱和度饱和度计算：已知：V总、Vp、Vw、G岩owGGGVo－－岩总%100pwwVVSwogSSS1%100pooVVS优点：1、测试结果精度高，代表性强；2、不损坏岩样，无污染。缺点:测试时间长。饱和度的测定方法第四节储集岩的油气水饱和度2、烘干法测试步骤：⑴、现场取样，称重G总，送实验室；⑵、实验室放入恒温箱在105ｏC将岩样烘干后称重G岩，测试Φ、Vp；⑶、计算饱和度。饱和度计算：wwGGV岩总－%100pwwVVSwgSS1特点：1、简便、快捷；2、适用已知气藏。饱和度的测定方法第四节储集岩的油气水饱和度3、干馏法测试步骤：⑷、确定岩样的孔隙体积Vp，即可计算饱和度。油水体积应校正。⑴、取样、将含有油气水的岩样称重后放入仪器中，加温至105ｏC；⑵、在105ｏC温度下，岩样中水被蒸馏经冷凝后用计量装置计量水的体积Vw，该温度下Vw不再增加时读出Vw；⑶、将仪器温度提高到650ｏC,此时岩样中原油被蒸馏为气体，经冷凝后进入计量装置，当油的体积不再增加时记录Vo；优点：快捷。缺点：误差大。图1-4-6水校正曲线图1-4-7油校正曲线饱和度的测定方法第四节储集岩的油气水饱和度储集岩石的其它物理性质一、岩石的颗粒组成定义：是指构成岩石的各种大小不同的颗粒含量，以百分数表示。分析方法：筛析、沉降分析法（小于0.074—0.053mm的粒级含量）。也可通过岩石薄片镜下统计。粒度组成的表示：列表、分布曲线。粒度组成的分布曲线岩石粒度组成曲线二、岩石的比表面岩石颗粒的粒度组成，可以表征油层岩石粒度的分散程度。砂岩油层粒度的分散程度，亦可用岩石的比面来表示。S比：单位体积岩石内颗粒的总表面积，