油氣藏開發(fā)中的物理化學(xué)

1、油氣藏開發(fā)中的物理化學(xué)油氣藏開發(fā)中的物理化學(xué) 姓名 目錄 一、物理化學(xué)學(xué)科的定義及發(fā)展史一、物理化學(xué)學(xué)科的定義及發(fā)展史 二、油氣田開發(fā)與物理化學(xué)的關(guān)系二、油氣田開發(fā)與物理化學(xué)的關(guān)系 三、物理化學(xué)在油氣田開發(fā)中的運用三、物理化學(xué)在油氣田開發(fā)中的運用 四、結(jié)論四、結(jié)論 物物 理理 化化 學(xué)學(xué) 定定 義義 物理化學(xué)是從物質(zhì)現(xiàn)象物理化學(xué)是從物質(zhì)現(xiàn)象 和化學(xué)現(xiàn)象的聯(lián)系入手和化學(xué)現(xiàn)象的聯(lián)系入手 來探求化學(xué)變化以及相來探求化學(xué)變化以及相 關(guān)的物理變化基本規(guī)律關(guān)的物理變化基本規(guī)律 的一門科學(xué)。的一門科學(xué)。付獻彩付獻彩 以物理的原理和試驗技術(shù)為以物理的原理和試驗技術(shù)為 基礎(chǔ)，研究化學(xué)體系的性質(zhì)基礎(chǔ)，研究化學(xué)體系

2、的性質(zhì) 和行為，發(fā)現(xiàn)并建立化學(xué)體和行為，發(fā)現(xiàn)并建立化學(xué)體 系的特殊規(guī)律的學(xué)科。系的特殊規(guī)律的學(xué)科。 唐有棋唐有棋 化學(xué)熱力學(xué) 結(jié)構(gòu)化學(xué)與 量子化學(xué) 統(tǒng)計力學(xué) 化學(xué)動力學(xué)化學(xué)動力學(xué) 物理化學(xué)學(xué)科研究內(nèi)容物理化學(xué)學(xué)科研究內(nèi)容 物理化學(xué)學(xué)科的建立及發(fā)展史物理化學(xué)學(xué)科的建立及發(fā)展史 油氣田開發(fā)與物理化學(xué)的關(guān)系油氣田開發(fā)與物理化學(xué)的關(guān)系 三方面的應(yīng)用：三方面的應(yīng)用： (1)油氣井工程油氣井工程 (2)油氣開發(fā)工程油氣開發(fā)工程 (3)油氣儲運工程油氣儲運工程 油氣田開發(fā)工程中的物理化學(xué)，油氣田開發(fā)工程是一門認識油氣藏，運用現(xiàn)代綜合性科學(xué)油氣田開發(fā)工程中的物理化學(xué)，油氣田開發(fā)工程是一門認識油氣藏，運用現(xiàn)代綜

3、合性科學(xué) 技術(shù)開發(fā)油氣藏的學(xué)科。它不僅是方法學(xué)，而且是指導(dǎo)油田開發(fā)決策的學(xué)科。其基本內(nèi)容技術(shù)開發(fā)油氣藏的學(xué)科。它不僅是方法學(xué)，而且是指導(dǎo)油田開發(fā)決策的學(xué)科。其基本內(nèi)容 是在油藏描述建立地質(zhì)模型和油藏工程模型的基礎(chǔ)上，油藏驅(qū)動能量的學(xué)說，是在油藏描述建立地質(zhì)模型和油藏工程模型的基礎(chǔ)上，油藏驅(qū)動能量的學(xué)說， 油氣田開發(fā)與物理化學(xué)的關(guān)系油氣田開發(fā)與物理化學(xué)的關(guān)系 地質(zhì)主要研究內(nèi)容：地質(zhì)主要研究內(nèi)容： 地層特征及油組劃分 區(qū)域構(gòu)造特征 儲層特征（巖石骨架） 油藏特征（流體） 主要主要 研究研究 內(nèi)容內(nèi)容 儲油巖石的物理性質(zhì)儲油巖石的物理性質(zhì) 儲層流體的高壓物性儲層流體的高壓物性 油藏巖石的滲流特征油藏

4、巖石的滲流特征 提高原油采收率機理提高原油采收率機理 孔隙度、滲透率、飽和度孔隙度、滲透率、飽和度 儲層條件發(fā)生變化時，油氣水的物理性質(zhì)也會發(fā)生相應(yīng)的變化儲層條件發(fā)生變化時，油氣水的物理性質(zhì)也會發(fā)生相應(yīng)的變化 研究滲流機理才能找到油井不出油的原因（油藏物理的核心內(nèi)容）研究滲流機理才能找到油井不出油的原因（油藏物理的核心內(nèi)容） 熱力采油、化學(xué)采油、混相驅(qū)采油熱力采油、化學(xué)采油、混相驅(qū)采油 油氣田開發(fā)與物理化學(xué)的關(guān)系油氣田開發(fā)與物理化學(xué)的關(guān)系 在儲層研究中的運用在儲層研究中的運用 儲層流體特點儲層流體特點 因地下為高溫高壓，流體地下性質(zhì)與地面性質(zhì)差異很大因地下為高溫高壓，流體地下性質(zhì)與地面性質(zhì)差異

5、很大(地層油中溶解了大量天然地層油中溶解了大量天然 氣，地層水中溶有大量鹽類物質(zhì)氣，地層水中溶有大量鹽類物質(zhì))。 在從地下采至地面的過程中，流體的壓力、溫度不斷降低，各種物理及物理化學(xué)在從地下采至地面的過程中，流體的壓力、溫度不斷降低，各種物理及物理化學(xué) 變化會相伴發(fā)生，并使油氣的性質(zhì)及存在狀態(tài)發(fā)生變化。變化會相伴發(fā)生，并使油氣的性質(zhì)及存在狀態(tài)發(fā)生變化。 原油脫氣、體積收縮原油脫氣、體積收縮(shrinkage)、原油析蠟。、原油析蠟。 氣體體積膨脹，凝析出油氣體體積膨脹，凝析出油(反凝析反凝析)。 地層水析鹽（高含鹽度地層水析鹽（高含鹽度saltiness)。 儲層流體研究儲層流體研究 三、

6、物理化學(xué)在油氣田開發(fā)中的運用三、物理化學(xué)在油氣田開發(fā)中的運用 原油、天然氣都是由多種烴類（原油、天然氣都是由多種烴類（ hydrocarbon ）和非烴類（）和非烴類（ non-hydrocarbon） 物質(zhì)組成的混合物，但二者存在的狀態(tài)不同。物質(zhì)組成的混合物，但二者存在的狀態(tài)不同。 油氣藏?zé)N類的相態(tài)特征油氣藏?zé)N類的相態(tài)特征 在油氣流體相態(tài)研究中，在油氣流體相態(tài)研究中，p-V-T三維立體相三維立體相 圖用于描述油氣藏平面區(qū)域上和縱向上流體圖用于描述油氣藏平面區(qū)域上和縱向上流體 相態(tài)變化特征的分布規(guī)律，很詳盡地表示出相態(tài)變化特征的分布規(guī)律，很詳盡地表示出 各參數(shù)間的變化關(guān)系。各參數(shù)間的變化關(guān)系。

7、 ( (1) )相圖特征相圖特征 u三點：臨界點三點：臨界點C 臨界凝析壓力點臨界凝析壓力點Cp(cricondenbar) 臨界凝析溫度點臨界凝析溫度點CT(cricondentherm) u兩線：相包絡(luò)線兩線：相包絡(luò)線(phase envelope) 等液量線等液量線 u三區(qū)：液相區(qū)、氣相區(qū)三區(qū)：液相區(qū)、氣相區(qū) 氣液兩相區(qū)氣液兩相區(qū) 2、雙組分體系的相態(tài)特征雙組分體系的相態(tài)特征(binary system) 單、雙、多組分體系相態(tài)特征 油氣體系相圖的應(yīng)用油氣體系相圖的應(yīng)用 u判斷油氣藏類型判斷油氣藏類型 u確定油藏飽和壓力確定油藏飽和壓力 (saturation pressure) u指導(dǎo)

8、油氣藏開發(fā)指導(dǎo)油氣藏開發(fā) u指導(dǎo)地面油氣分離指導(dǎo)地面油氣分離 單、雙、多組分體系相態(tài)特征 天然氣的高壓物性研究 研究內(nèi)容 常溫常壓下天然氣的主要物性參數(shù) 天然氣的狀態(tài)方程和對應(yīng)狀態(tài)原理 天然氣的體積系數(shù) 天然氣的壓縮系數(shù) 天然氣的粘度 重點 天然氣的狀態(tài)方程和對應(yīng)狀態(tài)原理； 天然氣各高壓物性參數(shù)的定義、影響因素及確定方法 偏差系數(shù)的定義、物理含義和確定方法 天然氣粘度的影響因素分析 研究目的研究目的 了解原油的化學(xué)組成和分類；了解原油的化學(xué)組成和分類； 掌握地層油的單相體積系數(shù)、掌握地層油的單相體積系數(shù)、兩相體積系數(shù)兩相體積系數(shù)、壓縮、壓縮 系數(shù)、粘度的定義、影響因素及確定方法。系數(shù)、粘度的定

9、義、影響因素及確定方法。 地層原油的高壓物性研究地層原油的高壓物性研究 地層水的高壓物性研究 地層水的特點：處于地層的高溫、高壓下，溶解有大量的無機鹽 （ inorganic salt ）及少量烴類。 研究內(nèi)容 地層水的礦化度(salinity)和硬度(hardness、solidness) 地層水的分類和水型判斷 地層水的高壓物性 儲層巖石的敏感性儲層巖石的敏感性 隨著對儲層研究的進一步深入，除了進行常規(guī)的孔、隨著對儲層研究的進一步深入，除了進行常規(guī)的孔、 滲、飽、孔隙結(jié)構(gòu)等的研究外，還必須對儲層巖心進行滲、飽、孔隙結(jié)構(gòu)等的研究外，還必須對儲層巖心進行 敏感性評價，以確定儲層與入井工作液接觸

10、時，可能產(chǎn)敏感性評價，以確定儲層與入井工作液接觸時，可能產(chǎn) 生的潛在危險以及對儲層可能造成傷害的程度。生的潛在危險以及對儲層可能造成傷害的程度。 由于各種敏感性多來自于砂巖中的粘土礦物，因此，由于各種敏感性多來自于砂巖中的粘土礦物，因此， 它們的礦物組成、含量、分布以及在孔隙中的產(chǎn)出狀態(tài)它們的礦物組成、含量、分布以及在孔隙中的產(chǎn)出狀態(tài) 等將直接影響儲層的各種敏感性，所以先簡單討論巖石等將直接影響儲層的各種敏感性，所以先簡單討論巖石 的膠結(jié)物和膠結(jié)類型，再討論膠結(jié)物中的各種敏感礦物的膠結(jié)物和膠結(jié)類型，再討論膠結(jié)物中的各種敏感礦物 及研究敏感性的方法。及研究敏感性的方法。 一、膠結(jié)物及膠結(jié)類型一、

11、膠結(jié)物及膠結(jié)類型 膠結(jié)物的出現(xiàn)總是使儲集物性變差，而且，儲集物膠結(jié)物的出現(xiàn)總是使儲集物性變差，而且，儲集物 性隨膠結(jié)物含量的增加而變差。膠結(jié)物的成分可分為泥性隨膠結(jié)物含量的增加而變差。膠結(jié)物的成分可分為泥 質(zhì)、鈣質(zhì)（灰質(zhì)）、硫酸鹽、硅質(zhì)和鐵質(zhì)，而常見的是質(zhì)、鈣質(zhì)（灰質(zhì)）、硫酸鹽、硅質(zhì)和鐵質(zhì)，而常見的是 泥質(zhì)和灰質(zhì)。泥質(zhì)和灰質(zhì)。 膠結(jié)物的含量、膠結(jié)類型直接影響巖石的儲集物性，膠結(jié)物的含量、膠結(jié)類型直接影響巖石的儲集物性， 但就儲層敏感性而言，則是受膠結(jié)物中所含敏感礦物的但就儲層敏感性而言，則是受膠結(jié)物中所含敏感礦物的 類型、含量以及在孔隙中的產(chǎn)狀影響。類型、含量以及在孔隙中的產(chǎn)狀影響。 儲層巖石

12、的敏感性儲層巖石的敏感性 二、油氣儲層損害的潛在因素二、油氣儲層損害的潛在因素粘土礦物粘土礦物 油氣層中不同程度地含有粘土礦物，當(dāng)粘土礦物含量油氣層中不同程度地含有粘土礦物，當(dāng)粘土礦物含量 在在15%時，則是較好的油氣層，粘土礦物含量超過時，則是較好的油氣層，粘土礦物含量超過10% 的，一般為較差的油氣層。油氣層中粘土礦物的類型、的，一般為較差的油氣層。油氣層中粘土礦物的類型、 數(shù)量、分布，以及在孔隙中所處的位置，不僅對儲層巖數(shù)量、分布，以及在孔隙中所處的位置，不僅對儲層巖 石的儲滲條件及儲層評價有明顯的控制作用，而且對控石的儲滲條件及儲層評價有明顯的控制作用，而且對控 制傷害油氣層也具有十分

13、重要的意義。有關(guān)文獻報道，制傷害油氣層也具有十分重要的意義。有關(guān)文獻報道， 由粘土礦物造成對油氣層傷害的，有時可使產(chǎn)量下降由粘土礦物造成對油氣層傷害的，有時可使產(chǎn)量下降70%。 因此，在鉆開油層，完井、注水、增產(chǎn)措施之前，必須因此，在鉆開油層，完井、注水、增產(chǎn)措施之前，必須 對儲層所含粘土礦物進行分析研究。對儲層所含粘土礦物進行分析研究。 儲層巖石的敏感性儲層巖石的敏感性 三、儲層敏感性的評價方法三、儲層敏感性的評價方法 儲層敏感性評價儲層敏感性評價 是系統(tǒng)評價地層損是系統(tǒng)評價地層損 害的重要組成部分，害的重要組成部分， 系統(tǒng)評價是一個完系統(tǒng)評價是一個完 整的體系，它包括整的體系，它包括 巖石

14、學(xué)分析、常規(guī)巖石學(xué)分析、常規(guī) 巖心分析、特殊巖巖心分析、特殊巖 心分析以及巖心流心分析以及巖心流 動試驗等。動試驗等。 儲層巖石的敏感性儲層巖石的敏感性 增產(chǎn)措施中的運用增產(chǎn)措施中的運用 詳細物探成果和必要的生產(chǎn)性開發(fā)試驗，在綜合研究的基礎(chǔ)上對具有工業(yè)價值的詳細物探成果和必要的生產(chǎn)性開發(fā)試驗，在綜合研究的基礎(chǔ)上對具有工業(yè)價值的 油氣田，從油氣田的實際情況和生產(chǎn)規(guī)律出發(fā)，可制訂出合理的開發(fā)方案并對油氣田油氣田，從油氣田的實際情況和生產(chǎn)規(guī)律出發(fā)，可制訂出合理的開發(fā)方案并對油氣田 進行建設(shè)和投產(chǎn)，使油氣田按預(yù)定的生產(chǎn)能力和經(jīng)濟效果長期生產(chǎn)，直至開發(fā)結(jié)束。進行建設(shè)和投產(chǎn)，使油氣田按預(yù)定的生產(chǎn)能力和經(jīng)濟效果長期生產(chǎn)，直至開發(fā)結(jié)束。 提高采收率的主要途徑是熱力驅(qū)油和化學(xué)驅(qū)油。熱力驅(qū)油主要包括向油層注入熱蒸汽和提高采收率的主要途徑是熱力驅(qū)油和化學(xué)驅(qū)油。熱力驅(qū)油主要包括向油層注入熱蒸汽和 火燒油層等；化學(xué)驅(qū)油主要包括聚合物驅(qū)、表面活性劑驅(qū)、堿性驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)。近年火燒油層等；化學(xué)驅(qū)油主要包括聚合物驅(qū)、表面活性劑驅(qū)、堿性驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)。近年 來還采用微生物來提高原油的采收率來還采用微生物來提高原油的采