导图社区 油层物理
根据油层物理课件整理制作 用于考研、工作。包括:油气藏流体化学组成与性质、储层流体高压物理性质、储层多孔介质的几何特性、储层岩石的流体渗透性、储层岩石其它物理性质。
编辑于2023-01-13 13:59:43 天津市2021年844第二轮最新考试背诵资料,如经济区域是人的经济活动所造就的、围绕经济中心而客观存在的、具有特定地域构成要素并且不可无限分割的经济社会综合体。
Design fixation的思维导图,Conceptual design in the context of engineering design is the process by which ideas are generated or configurations are created or selected to meet the specifications and constraint so fanident if ied technological need
EVOLVING A FUNCTIONAL BASIS FOR ENGINEERING DESIGN的思维导图,欢迎查看。
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油层物理
油气藏流体化学组成与性质
石油化学组成
元素组成
碳、氢、硫、氮、氧
微量元素
烃类化合物
概况
主要含烷烃、环烷烃、芳香烃
不含烯烃、炔烃等
C5-C16为液态,石油主要成分
C17以上为固态,石蜡
地层条件溶解于石油中
烷烃
又称为石蜡族烃,CnH2n+2
性质稳定
一般不起反应
可卤化、磺化、氧化、裂解等
环烷烃
性质比较稳定
一般为环戊烷和环己烷系
芳香烃
苯和苯的同系物
非烃类化合物
含氧化合物
环烷酸、苯酚、脂肪酸等
含硫化合物
硫化氢、硫醇、硫醚、噻吩等
含氮化合物
吡咯、吡啶、喹啉、吲哚、咔唑等
胶质、沥青质
高分子杂环含氮、氧、硫化合物
分子量
最小为甲烷、最高为沥青质
含蜡量
常温常压下原油所含石蜡与地蜡的百分比
胶质含量
分子量为300-1000,半固态溶解于原油
沥青质含量
分子量在1000以上,黑色固态
石油物理性质
物理性质
颜色
棕褐色、黑褐色、黑绿色
密度
质量与体积之比
凝固点
原油冷却由流动态到凝固态的临界温度点
粘度
流体中任意一点单位面积的剪应力与速度梯度的比值
地面原油分类
按含硫分类
低硫原油
<0.5%
含硫原油
0.5%-2%
高硫原油
>2%
按胶质、沥青质含量分类
少胶原油
<8%
胶质原油
8%-25%
多胶原油
>25%
按含蜡量分类
少蜡原油
<1%
含蜡原油
1%-2%
高含蜡原油
>2%
按关键组分划分
凝析油
密度<0.82g/cm3(20℃)
石蜡基原油
密度0.82-0.89g/cm3(20℃)
混合基原油
密度0.89-0.93g/cm3(20℃)
环烷基原油
密度>0.93g/cm3(20℃)
按地面脱气原油相对密度分类

地层原油按性质分类
粘度

根据相态分类
凝析油
地下为气态,开发时凝析为液态
挥发油
地下呈液态,开发时易挥发,收缩率高
高凝油
凝固点高于40℃的高含蜡轻质原油
天然气化学组成
甲烷为主,也含有乙烷、丙烷、丁烷、戊烷
非烃类气体
二氧化碳、水蒸气、氦气、氖气、氮气、硫化氢
油气藏按烃类流体物性分类
按埋藏深度分类
浅层
<1500m
中深层
1500-2800m
深层
2800-4000m
超深层
>4000m
按流体特征和分布分类
油藏
黑油油藏
重油油藏
一般黑油油藏
轻质油油藏
高收缩油油藏
挥发油油藏
气藏
凝析气藏
富凝析气气藏
贫凝析气气藏
气藏
干气气藏
湿气气藏
按油气藏地质特征分类
按驱动类型分类
储层流体高压物理性质
地层油的高压物性参数
密度和相对密度
随温度升高而下降
压力升高,到达饱和压力前,密度减小,而后密度增加
气油比
指单位体积地面原油在地层压力、温度下所溶有的天然气在标准状态下的体积

体积系数
原油在地下的体积与其在地面脱气后的体积之比

收缩系数
原油体积系数的倒数

收缩率

地层油气两相体积系数
当油层压力低于饱和压力时,地层中原油和析出气体的总体积与它在地面脱气后原油体积之比
地层原油的压缩系数
地层油体积随压力的变化的变化率

粘度
凝固点
原油冷却由流动态到失去流动性的临界温度点
地层水的高压性质
化学性质
地层水
油藏边部和底部的边水和底水、层间水以及与原油同层的束缚水的总称
化学组成
阳离子为Na+、K+、Ca2+、Mg2+
阴离子为Cl-、SO42-、HCO3-及CO32-、NO3-、Br-、I-
不同种类的微生物
微量有机物质,如环烷酸、酯肪酸、胺酸、腐植酸
矿化度
水中正、负离子含量之总和
硬度
指地层水中钙、镁等二价阳离子的含量
水型分类——苏林分类法
硫酸钠(Na2SO4)水型
地表水
重碳酸钠(NaHCO3)水型
油层水
氯化镁(MgCl2)水型
海洋环境形成的水
氯化钙(CaCl2)水型
油层水
物理性质
地层水的压缩系数
地层水单位压力变化时的体积变化率
地层水的体积系数
地层水在地下的体积与其在地面条件下的体积之比
储层多孔介质的几何特性
储层岩石分类
沉积岩
碎屑岩
按粒度分类
砂岩
疏松砂岩
粉砂岩
致密砂岩
裂缝性砂岩
砾岩
砂砾岩
泥岩
碳酸盐岩
白云岩
石灰岩
火成岩
变质岩
砂岩的组成
岩石的粒度组成
砂岩颗粒的大小(直径)称为粒度

测试
筛析法、沉降法

砂岩的比面
砂岩的比表面积(又称比面)是指单位体积岩石内孔隙总内表面积或单位体积岩石内岩石骨架的总表面积
胶结物质和胶结类型
胶结物质
泥质(粘土)胶结物
氧化硅,氧化铝,碱金属氧化物
灰质胶结物
方解石(CaCO3)和白云石(CaMg(CO3)2)
硫酸盐胶结物
石膏(CaSO4·nH2O)和硬石膏(CaSO4)
氧化硅胶结物
胶结类型
基底胶结、孔隙胶结及接触胶结
储层岩石的孔隙性
空隙及其类型
按成因分类
粒间孔隙
杂基内微孔隙
晶体次生晶间孔
纹理及层理缝
裂缝孔隙
溶蚀孔隙
按大小分类
超毛细管孔隙
毛细管孔隙
微毛细管孔隙
空隙大小及其分选性
孔隙体积分布曲线和孔隙体积累积分布曲线
空隙结构
单重孔隙介质
粒间孔隙结构
纯裂缝结构
双重孔隙介质
裂缝-孔隙结构
孔洞-孔隙结构
三重孔隙介质
储层岩石的孔隙度
孔隙度的定义
绝对孔隙度
岩石的总孔隙体积Va与岩石外表体积Vb之比
有效孔隙度
有效孔隙的体积Ve与岩石外表体积Vb之比
流动孔隙度
可流动的孔隙体积Vf与岩石外表体积Vb之比
孔隙度小于5%的砂岩储层没有开采价值
储层按孔隙度分级

双重介质岩石孔隙度
测试
气体饱和法和液体饱和法
储层岩石的压缩性
岩石压缩系数
综合弹性压缩系数
储层岩石流体饱和度
流体饱和度的定义
含油饱和度
原始含水饱和度
原始含水饱和度(Swi)是油藏投入开发前储层岩石孔隙 空间中原始含水体积Vwi和岩石孔隙体积Vp的比值
剩余油饱和度
测试方法
常规岩心分析方法
常压干馏法、蒸馏抽提法和色谱法
专项岩心分析方法
相对渗透率曲线或毛管压力曲线
储层岩石的流体渗透性
达西定律及岩石绝对渗透率
达西定律



适用条件
当渗流速度增大到一 定值之后,除产生粘滞阻力外,还会产生惯性阻力,此时流量与压差不再是线性关系
气测渗透率及气体滑动效应

管壁处气体流速不为零,形成了所谓的“气体滑动效应”
影响岩石渗透率的因素
沉积作用
岩石骨架构成、岩石构造
疏松砂岩的粒度越细,分选性越差,其渗透率越低
岩石孔隙结构的影响
成岩作用
地层静压力的影响
作用于岩样上的压力越大,测得的渗透率越小
胶结作用
胶结物质的沉淀和胶结作用都使孔隙通道变小,孔喉比增加,粗糙度增大,因而使渗透率降低
溶蚀作用
构造作用与其它作用
岩石渗透率的测定与计算
常规小岩心的渗透率测定
常规小岩心空气渗透率的测定
全直径岩心渗透率的测定
水平渗透率
垂向渗透率
径向渗透率
利用测井资料估算渗透率
由测井得到的孔隙度φ和束缚水饱和度Swi的资料估算出储层的渗透率
裂缝性、溶孔性岩石的渗透率
岩石结构的理想模型及应用
毛管束模型
实际岩石中的孔隙空间多是由不规则的孔道组成的,毛管束模型将其简化为孔隙空间由等直径的平行毛管束所组成的理想岩石
毛管渗流定律
网络模型
简单地说网络模型,是由线(直线或曲线)和汇点组成的空间网络结构
一维、二维或是三维
砂岩储层岩石的敏感性
泥质胶结——粘土胶结物
蒙皂石
钠蒙皂石
可膨胀至原体积的6-10倍
混合层粘土、伊利石、高岭石、绿泥石
硫酸盐胶结物(CaSO4.H2O)
灰质胶结
主要由碳酸盐类矿物组成
酸化增产措施
富铁绿泥石、黄铁矿(FeS2)和菱铁矿(FeCO3)等均属于此类酸敏性矿物
五敏
速敏性、水敏性、酸敏性、碱敏性、盐敏性

储层岩石其它物理性质
含流体岩石的导电特性
导电特性与电阻率
主要造岩矿物(如石英、长石、云母、方解石等)电阻率都很高
地层水电阻率与含盐浓度成反比
随温度增加而减小,温度每升高1℃,地层水电阻率约减小2%
不同盐类的地层水的电阻率也不同
含油岩石电阻率与含油气饱和度关系
电阻率的测定
储层岩石的热学性质
热容
单位体积的岩石,温度升高1℃所需的热量,kJ/m3℃
比热容
单位质量的岩石温度升高1℃所需要的热量称为岩石的比热容量,简称比热,单位kJ/(kg℃)
导热系数
单位时间内、单位温度梯度下、单位面积上所通过的热量,单位kJ/(hm℃),或W/(m℃)
热扩散系数
非稳态传热过程中岩石的导热能力与沿途岩石储热能力之间的关系
储层岩石的声学特性
岩石密度越大,则声波速度也越大
岩石孔隙度越大,则密度越小,声波的传播速度也就越小
储层岩石中的界面现象与润湿性
储层流体的相间界面张力
两相界面的自由表面能
物质界面层的分子与其内部分子所处的状态不同
表面层分子力场的不平衡使得表面层分子储存了多余的能量,我们把这种能量称为‘自由能
只有存在不互溶的两相时自由界面能才存在
界面越大,自由界面能也越大
界面是具有一定厚度的界面层
至少有几个分子层厚
自由界面能的大小与两相分子性质有关系
两相分子的极性差越大,界面能越大
自由界面能还与两相的相态有关
比表面能和表面张力
表面能和表面张力是两个不同的概念。它们的意义不同(仅仅是数值相等)
比表面能是单位表面积具有的自由表面能
严格地说,在两相系统的表面层上只存在比表面能而不存在表面张力,表面张力只是自由表面能的一种表示方法


界面张力的影响因素
物质的组成
两相间分子的极性差越大,表面能也就越大
相态
温度和压力
影响不大
有随着温度和压力的增加,表面张力的减小
油藏流体间的界面张力
溶解气量的多少,对油-水两相间的界面张力起着决定性的作用
当原油中轻烃的含量高时,原油的密度低、粘度小,导致油、水间的分子力场变化,油-水界面张力就小
界面张力的测定

界面吸附现象
吸附的概念
溶解于某相中的物质,自发地聚集到两相界面层的现象称之为“吸附”
吸附是放热的
气-液界面(表面)的吸附
吉布斯(Gibbs)等温吸附关系式

液-液界面的吸附
表面活性剂在界面上的浓度高于其在油相或水相中的浓度
气-固界面上的吸附
朗缪尔吸附等温式
液-固界面上的吸附
朗缪尔吸附等温式
润湿现象和毛管力
当不相混的两相流体(如油、水)与岩石固相接触时,其中的一相流体沿着岩石表面铺开,其结果也使体系的表面自由能降低
润湿现象是自然界中的另一类自发现象
界面粘度
当流体在岩石表面上流动时所表现的粘度(称为界面粘度)将不同于流体粘度
储层岩石润湿性
岩石润湿性概念
能沿岩石表面铺开的那一相称为润湿相
表示润湿程度的参数——接触角或附着功
接触角
当θ<90°时,水可以润湿岩石
当θ=90°时,油、水润湿岩石的能力相当
当θ>90°时,油可以润湿岩石


粘附功
在非湿相流体(如气相)中,将单位面积的湿相从固体界面拉(离)开所作的功
接触角与附着功的关系

润湿滞后现象

储层岩石的润湿性及其影响因素
岩石的矿物组成
油藏流体组成的影响
表面活性物质的影响
油水在岩石孔隙中的分布
驱替过程
非润湿相驱出湿相的过程
吸吮过程
湿相驱出非湿相的过程
油藏岩石润湿性的测定
接触角法
吊板法
渗吸法

储层多孔介质中的毛管压力和毛管压力曲线
毛细管力的概念
毛管中液体的上升
气液体系的毛管力

油水体系的毛管力

毛管按任意方向放置,上升高度不变
毛管位置趋于水平,液体将自动流出
驱油的动力
岩石表面亲水时,岩样自动吸水
自吸过程
岩心表面亲油,需要外加力来克服毛管力
驱替过程
毛管孔道半径越小,毛管力越大,液面上升越高
各种曲面附加压力
球面上的毛管力


柱面上的毛管力
锥形毛管中的毛管力
裂缝(平行板)间的毛管力
理想砂岩砂粒接触处流体环装分布的毛管力
孔道中毛管效应附加阻力
油柱或起泡在静置时
在压差下,油柱欲运动
由宽口到窄口
毛管滞后现象
空毛管插入水中
毛细上升
充满水的毛管插入水中
毛细下降
岩石毛管压力曲线的测定与换算
半渗透隔板法
压汞法
离心法
不同测试方法测试毛管力的换算
根据毛管力换算吼道半径
根据毛管力换算液柱高度
岩石毛管压力曲线的基本特征
定性特征

定量特征

影响因素
孔隙结构与岩石物性
湿相饱和度变化方向
岩石的润湿性
毛管压力曲线的应用
确定储层的润湿性
确定平均毛管压力函数
油水饱和度随油水过渡带高度变化关系
毛管压力回线法研究采收率
计算岩石绝对渗透率
评价工作液对储层的伤害
孔隙介质中多相渗流特性与相对渗透率曲线
多孔介质中的多相渗流特性
理想水驱油模型——活塞式驱油模型
实际水驱油过程——非活塞式驱油模型
纯水流动区(水区)
油水混合流动区(两相区)
纯油流动区(油区)
原因
地层孔隙结构非常复杂
毛管力的存在
油水粘度差引起的粘滞力不同
毛细管中油水两相流引起的各种阻力
两相渗流的相对渗透率
相对渗透率
多相流体共存和流动时,岩石对某一相流体的通过能力大小,称为该相流体的相渗透率或有效渗透率
和岩石自身的属性有关
与流体饱和度及其在孔隙中的分布状况有关
同一岩石的有效渗透率之和总是小于该岩石的绝对渗透率
绝对渗透率
岩心中100%被一种流体所饱和时测定的渗透率
绝对渗透率只是岩石本身的一种属性,不随通过其中的流体的性质而变化
曲线特征

两条曲线
相对渗透率曲线、非湿相相对渗透率曲线
三个区域
A区为单相油流区
B区为油水同流区
C区为单相水流区
四个特征点
束缚水饱和度Swi点
残余油饱和度Sor点
残余油饱和度下水相Krw点
两条曲线的交点
影响
润湿性
一般岩石从强润湿(θ=0º)到强非润湿(θ=180 º)时,非润湿相(油相)的相对渗透率依次降低
流体物性
表面活性物质
油水饱和顺序
温度
驱动因素
三相体系的相对渗透率

相对渗透率曲线的测定和计算
实验
稳态法
非稳态法
影响因素
末端效应
计算
用毛管力曲线计算相对渗透率曲线
用矿场资料计算相对渗透率曲线
利用相对渗透率曲线分析油井产水规律
确定油水在储层中的垂向分布
确定自由水面
计算驱油效率和油藏水驱采收率