油藏物理地层油水的性质省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、第四节第四节 地层油高压物性参数地层油高压物性参数 1 1 地层油密度和相对密度地层油密度和相对密度 2 2 地层原油溶解气油比地层原油溶解气油比 3 3 地层原油体积系数地层原油体积系数 4 4 地层原油压缩系数地层原油压缩系数 5 5 地层原油粘度地层原油粘度 6 6 原油凝固点原油凝固点第1页1、地下原油因为溶解有大量天然气。、地下原油因为溶解有大量天然气。其密度其密度通常要比通常要比地面脱气原油密度小。地面脱气原油密度小。2 2、地下原油密度随温度增加而下降。、地下原油密度随温度增加而下降。3 3、当压力小于饱和压力时,因为随压力增加,溶解天然气量增加,因而原油密、当压力小于饱和压力时
2、,因为随压力增加,溶解天然气量增加,因而原油密度减小;当压力高于饱和压力时,天然气已全部溶解,随压力增加原油受压度减小;当压力高于饱和压力时,天然气已全部溶解,随压力增加原油受压缩,因而原油密度增大缩,因而原油密度增大 。一一.地层油密度和相对密度地层油密度和相对密度地层原油特点:地层原油特点:地层原油处于高温高压状态,地层原油处于高温高压状态,油中溶解有大量天然气。油中溶解有大量天然气。第2页 A A、当当PPb时时:RsRs不不随随压压力力改改变变而改变,为原始溶解气油比而改变,为原始溶解气油比RsRs i。B B、当当PPb时时:RsRs随随压压力力降降低低而而降降低低。(压压力力降降低
3、低,一一部部分分气气体体已已从从地地层层原原油油中中逸逸出出,溶溶解解于于原原油油中中气气量量降降低低,故溶解气油比故溶解气油比R Rs s降低。)降低。)C C、当当P PP Pb b(饱饱和和压压力力)时时,RsRs为为最最大值。大值。二二.地层原油溶解气油比(地层原油溶解气油比(RsRs)1 1 1 1、RsRs定义:定义:定义:定义:地层油溶解气油比地层油溶解气油比地层油溶解气油比地层油溶解气油比R Rs s是指单是指单是指单是指单位体积地面原油在地层压力、温度下所溶有天然位体积地面原油在地层压力、温度下所溶有天然位体积地面原油在地层压力、温度下所溶有天然位体积地面原油在地层压力、温度
4、下所溶有天然气在标准状态下体积。气在标准状态下体积。气在标准状态下体积。气在标准状态下体积。2 2、RsRs与压力改变关系与压力改变关系与压力改变关系与压力改变关系第3页三、地层原油体积系数三、地层原油体积系数1、地层原油单相体积系数(、地层原油单相体积系数(Bo)Bo定定义义:原原油油在在地地层层条条件件下下体体积积(即即地地层层油油体体积积)与与其其在在地地面面脱脱气气后后体体积之比,积之比,原油地下体积系数,简称为原油体积系数,原油地下体积系数,简称为原油体积系数,用用Bo表示,即:表示,即:2、原油体积系数随压力改变关系、原油体积系数随压力改变关系 (1)当当PPb 时,体积系数随压力
5、降低而增加。(这是因为单相地层时,体积系数随压力降低而增加。(这是因为单相地层油体积油体积Vf 膨胀,故膨胀,故Bo增加。)增加。)(2)当当PPb时,时,Bo随压力降低而减小。(这是因为随地层压力降低,随压力降低而减小。(这是因为随地层压力降低,溶解气量减小,地层油体积溶解气量减小,地层油体积Vf 收缩,故收缩,故Bo随压力降低而减小。)随压力降低而减小。)(3)当当PPb时,体积系数时,体积系数Bo最大。(这是因为单相地层油体积最大。(这是因为单相地层油体积在在Pb时膨胀到达最大。)时膨胀到达最大。)第4页2、原油收缩系数、原油收缩系数地层油由地下至地面脱气后,其体积必定变小,这种现象称为
6、地层原油收缩,收缩程度用原油收缩系数或原油收缩率表示:(1)定义收缩系数为原油体积系数倒数,即o=1B oVosVf。用收缩系数乘以地层条件下体积,可求得地面脱气油体积;反之,用体积系数乘以地面脱气油体积,也可求得地层油体积。这么很方便地进行地面油体积与地层油体积换算。(2)收缩率定义为。从物理意义上讲,反应了原油采至地面后体积收缩量。第5页3、地层油气两相体积系数(、地层油气两相体积系数(Bt)地层油气两相体积系数是指:当油层压力低于饱和压力时,地层中原当油层压力低于饱和压力时,地层中原油和析出气体总体积与它在地面脱气后原油体积之比,用符号油和析出气体总体积与它在地面脱气后原油体积之比,用符
7、号Bt表示。表示。(1)当当地地层层压压力力大大于于或或等等于于饱饱和和压压力力(即即PPb)时时,RsRsi,使使RsiRs0,则则BtBob,即两相体积系数等于单相油体积系数,即两相体积系数等于单相油体积系数。(2)当当地地层层压压力力降降低低到到地地面面大大气气压压时时,油油中中溶溶解解气气全全部部脱脱出出,Rs0;此此时时,Bg1,Bo1,故得出,故得出Bt1+Rsi,此时,此时Bt为最大值。为最大值。(3)因因为为Bo、Bg、Rs均均为为压压力力P函函数数,Bt也也是是压压力力函函数数,Bt-P关关系系曲曲线线如如图图43中虚线所表示。中虚线所表示。第6页Petro-Physics
8、油层物理学第四章第四章 地层流体的高压物性地层流体的高压物性 中国石油大学(北京)n111第7页四、地层原油压缩系数四、地层原油压缩系数四、地层原油压缩系数四、地层原油压缩系数 所所谓谓原原油油压压缩缩系系数数是是指指地地层层油油体体积积随随压压力力改改变变改改变变率率。在在等等温条件下原油压缩系数:温条件下原油压缩系数:第8页第9页五、地层原油粘度五、地层原油粘度五、地层原油粘度五、地层原油粘度 地层原油粘度是石油工程计算中主要参数之一。它是影响油井产量主要原因,有些原油因为粘度过大,致使油井无法产油。第10页1 1、原油分子量越大,则粘度越高。、原油分子量越大,则粘度越高。2 2、原油中非
9、烃含量(即胶质、原油中非烃含量(即胶质-沥青含量)越高,沥青含量)越高,则粘度越高。则粘度越高。五、五、五、五、地层原油粘度地层原油粘度地层原油粘度地层原油粘度 原油粘度主要影响原因有原油分子量、原油中非烃含量(即胶原油粘度主要影响原因有原油分子量、原油中非烃含量(即胶质质-沥青含量)、压力、温度沥青含量)、压力、温度。第11页3、原原油油粘粘度度对对于于温温度度改改变变是是很很敏敏感感。温温度度提提升升,原原油油粘度降低。粘度降低。第12页50C50C时,时,500mPa.s 500mPa.s 100C100C时,时,100mPa.s 100mPa.s 8mPa.s/10C8mPa.s/10
10、C第13页4、压力对地层原油粘度影响压力对地层原油粘度影响(1)当当PPb 时,粘度随压力降低而减小。时,粘度随压力降低而减小。(2)当当PPb时,时,粘度粘度随压力降低而增大。(这是因为随地层压力降低,溶随压力降低而增大。(这是因为随地层压力降低,溶解气量减小。)解气量减小。)(3)当当PPb时,粘度最小。时,粘度最小。第14页六、原油凝固点六、原油凝固点石蜡初始结晶温度,随溶解气量增加而降低。原油凝固点是指原油冷却由流动态到失去流动性临界温度点。第15页三个温度点:凝固点、反常点、析蜡点三个温度点:凝固点、反常点、析蜡点三个区域:固体区、牛顿流体、非牛顿流体三个区域:固体区、牛顿流体、非牛
11、顿流体牛顿流体假塑性屈服塑性第16页经典未饱和油藏地层油高压物性参数随压力改变规律经典未饱和油藏地层油高压物性参数随压力改变规律第17页第五节第五节 地层水高压物性地层水高压物性 地地地地层层层层水水水水或或或或称称称称油油油油层层层层水水水水是是指指处处于于油油藏藏边边部部和和底底部部边边水和底水、层间水以及与原油同层束缚水总称。水和底水、层间水以及与原油同层束缚水总称。束束束束缚缚缚缚水水水水是是油油藏藏形形成成时时残残余余在在孔孔隙隙中中水水,它它与与油油气共存但不参加流动,所以称为束缚水。气共存但不参加流动,所以称为束缚水。地层水是与石油天然气紧密接触地层流体,边地层水是与石油天然气紧
12、密接触地层流体,边水和底水常作为驱油动力,而束缚水尽管不流动,水和底水常作为驱油动力,而束缚水尽管不流动,但它在油层微观孔隙中分布特征直接影响着油层但它在油层微观孔隙中分布特征直接影响着油层含油饱和度。含油饱和度。第18页了解地层水性质和组成含有以下意义:了解地层水性质和组成含有以下意义:(1)能够判断边水流向、判断断块连通性,)能够判断边水流向、判断断块连通性,分析油井出水原因;分析油井出水原因;(2)研究注入水配伍性、分析储层伤害原因)研究注入水配伍性、分析储层伤害原因和程度(如结垢);和程度(如结垢);(3)为油田污水处理及排污设计提供依据。)为油田污水处理及排污设计提供依据。(4)依据
13、油田水型判断沉积环境。)依据油田水型判断沉积环境。第19页第五节第五节 地层水高压物性地层水高压物性 一、地层水化学组成及地层水分类一、地层水化学组成及地层水分类二、地层水高压物性二、地层水高压物性 1)、天然气在地层水中溶解度天然气在地层水中溶解度 2)、地层水压缩系数、地层水压缩系数3)、地层水体积系数、地层水体积系数 4)、地层水粘度地层水粘度第20页第五节第五节 地层水高压物性地层水高压物性 一、地层水化学组成一、地层水化学组成一、地层水化学组成一、地层水化学组成1、化学组成、化学组成地地层层水水在在地地层层中中长长久久与与岩岩石石和和原原油油接接触触,通通常常含含有有相相当当多多金金
14、属属盐盐类类,如如钾钾盐盐、钠盐、钙盐、镁盐等,尤其以钾盐、钠盐最多,故称为盐水。钠盐、钙盐、镁盐等,尤其以钾盐、钠盐最多,故称为盐水。地层水溶液中地层水溶液中:1)常见阳离子为常见阳离子为Na+、K+、Ca2+、Mg2+,2)常见阴离子为常见阴离子为Cl、SO42、HCO3及及CO32、NO3、Br、I 3)不不一一样样种种类类微微生生物物,其其中中最最常常见见是是非非常常顽顽固固厌厌氧氧硫硫酸酸还还原原菌菌,它它们们助助长长了了油油井井套套管管腐腐蚀蚀,在在注注水水过过程程中中造造成成地地层层堵堵塞塞。这这些些微微生生物物起起源源尚尚不不十十分分清清楚,它们可能存在于封闭油藏中,或因为钻井
15、而带入地层。楚,它们可能存在于封闭油藏中,或因为钻井而带入地层。4)4)微量有机物质,微量有机物质,如环烷酸、酯肪酸、胺酸、腐植酸和其它比较复杂如环烷酸、酯肪酸、胺酸、腐植酸和其它比较复杂有机化合物等。因为这些有机酸对注入水洗油能力有直接影响,所以,在油田有机化合物等。因为这些有机酸对注入水洗油能力有直接影响,所以,在油田注水水质选择上要对它们给予重视。注水水质选择上要对它们给予重视。第21页2、矿化度与离子毫克当量浓度、矿化度与离子毫克当量浓度矿化度矿化度矿化度矿化度:代代表表水水中中矿矿物物盐盐总总浓浓度度,用用mgL或或ppm(百百万万分分之之一一)来来表表示示。地地层层水水总矿化度表示
16、水中正、负离子含量之总和。总矿化度表示水中正、负离子含量之总和。原原始始地地层层条条件件下下,高高矿矿化化度度地地层层水水处处于于饱饱和和溶溶液液状状态态,当当由由地地层层流流至至地地面面时时,会会因因为为温温度度、压压力力降降低低,造造成成盐盐从从地地层层水水中中析析出出,严严重重时时还还可可在在井井筒筒中中结结盐,给生产带来困难。盐,给生产带来困难。离子毫克当量浓度离子毫克当量浓度离子毫克当量浓度离子毫克当量浓度:离子毫克当量浓度等于某离子浓度除以该离子当量。离子毫克当量浓度等于某离子浓度除以该离子当量。比比如如,已已知知氯氯离离子子(Cl)浓浓度度为为7896mgL,而而氯氯离离子子化化
17、合合当当量量35.3,则则氯离子氯离子毫克当量浓度毫克当量浓度毫克当量浓度毫克当量浓度789635.3225.6毫克当量升。毫克当量升。第22页第23页第五节第五节 地层水高压物性地层水高压物性 一、地层水化学组成一、地层水化学组成一、地层水化学组成一、地层水化学组成3、硬度、硬度 地地层层水水硬硬度度是是指指地地层层水水中中钙钙、镁镁等等二二价价阳阳离离子子含含量量大大小小。在在使使用用化化学学驱驱(如如注注入入聚聚合合物物或或活活性性剂剂等等)时时,水水硬硬度度太太高高,注注入入化化学学剂剂会会产产生生沉沉淀淀而而影影响响驱驱替替效效果果。所所以以,在在油油田田生生产产中中必必须须对对地地
18、层层水水矿矿化化度度、硬硬度度有有清清楚楚认认识。识。第24页二、地层水水型分类二、地层水水型分类二、地层水水型分类二、地层水水型分类 1 1、水型分类、水型分类、水型分类、水型分类苏林分类法苏林分类法苏林分类法苏林分类法(1)硫硫酸酸钠钠(Na2SO4)水水型型:代表大陆冲刷环境条件下形成水,普通来说,此水型是环境封闭性差反应,该环境不利于油气聚集和保留。地面水多半为该水型。(2)重重重重碳碳碳碳酸酸酸酸钠钠钠钠(NaHCO(NaHCO3 3)水水水水型型型型:代表大陆环境条件下形成水型,该水型水在油田中分布很广,它出现可作为含油良好标志。(3)氯氯氯氯化化化化镁镁镁镁(MgCl(MgCl2
19、 2)水水水水型型型型:代表海洋环境下形成水。该水型普通多存在于油、气田内部。(4)氯氯氯氯化化化化钙钙钙钙(CaCl(CaCl2 2)水水水水型型型型:代表深层封闭结构环境下形成水,环境封闭性好,有利于油、气聚集和保留,是含油气良好标志。第25页第26页第27页图图4 48 8 离子化合次序示意图离子化合次序示意图 2 2、水型判断方法、水型判断方法、水型判断方法、水型判断方法阴、阳离子结合次序阴、阳离子结合次序阴、阳离子结合次序阴、阳离子结合次序 第28页第29页三、三、地层水高压物性地层水高压物性 1、天然气在地层水中溶解度天然气在地层水中溶解度是指地面条件下单位体积地层水,在地层压力、
20、温度条件下所溶解天然气体积(单位:(标)m3m3)。第30页地地层层水水压压缩缩系系数数定定义义为为地地层层水水单单位位压压力力改改变变时时体体积积改改变变率率,其其数数学学表示式为:表示式为:式中:式中:C Cw w 地层水压缩系数,地层水压缩系数,MPaMPa1 1;V Vw w 地层水体积,地层水体积,m m3 3;地层水压缩系数地层水压缩系数C Cw w与压力、温度和溶解气量关系表示在图与压力、温度和溶解气量关系表示在图4 49 9中中 恒温条件下地层水体积随压力改变率,恒温条件下地层水体积随压力改变率,m m3 3/MPa/MPa2、地层水压缩系数、地层水压缩系数 计算油层弹性能量时
21、,地层水弹性是相当主要一个方面。计算油层弹性能量时,地层水弹性是相当主要一个方面。第31页第32页3 3、地层水体积系数地层水体积系数 定定义义为为等等量量地地层层水水在在地地下下体体积积与与其其在在地地面面条条件件下下体体积积之之比,其数学表示式为:比,其数学表示式为:式中:式中:B Bw w地层水体积系数;小数地层水体积系数;小数 V Vw w在地层条件下,地层水体积,在地层条件下,地层水体积,m m3 3;V Vwsws该地层水在地面条件下体积,该地层水在地面条件下体积,m m3 3。第33页地层水体积系数与温度、压力以及溶气大小相关。地层水体积系数与温度、压力以及溶气大小相关。地层水体
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