油藏物理課件

1油藏物理基礎(chǔ)周克厚石油工程學(xué)院2010年23儲運工程油藏工程對整個油氣藏的認(rèn)識GasOilWater取一小塊巖心出來研究用戶采油工程緒論WOCGOC一、研究對象4粒間孔隙介質(zhì)(單重介質(zhì))巖石骨架孔隙(含有Gas、Oil、Water等)基質(zhì)裂縫溶洞裂縫--孔隙裂縫--溶洞雙重或多重介質(zhì)油層物理研究內(nèi)容滲流力學(xué)研究內(nèi)容抽象出來研究抽象出來研究二、研究內(nèi)容5等徑毛細(xì)管(半徑r相等)不等徑毛細(xì)管(半徑r不相等)理想的地質(zhì)或巖石模型油層物理研究的主要內(nèi)容：研究巖石、流體的物理性質(zhì)以及流體在巖石中的滲流機理的一門學(xué)科。滲流力學(xué)研究內(nèi)容：流體在油氣層中的滲流形態(tài)及滲流規(guī)律6學(xué)習(xí)油層物理的目的：為油氣田開發(fā)方案設(shè)計提供必備的一些參數(shù)（地層巖石的物性參數(shù)；地層流體的物性參數(shù)；多相共滲時巖石與流體相互作用的物性參數(shù)。）本課程的主要內(nèi)容：

1、如何獲取、、這些參數(shù)值——主要內(nèi)容之一。

2、分析討論一些驅(qū)油機理——主要內(nèi)容之二。課程特點：9

二、石油中烴類化合物烷烴環(huán)烷烴和芳香烴

三、石油中的非烴類化合物含氧化合物—環(huán)烷酸、苯酚和脂肪酸等含硫化合物—硫化氫、硫醇、硫醚和噻吩等含氮化合物—吡咯、吡啶、喹啉、吲哚和咔唑等膠質(zhì)和瀝青質(zhì)—屬非烴化合物，多為高分子雜環(huán)的氧、硫、氮化合物，對石油的性質(zhì)影響較大

四、原油的分子量、含蠟量及膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量

原油的分子量含蠟量（包括石蠟和地蠟）膠質(zhì)含量：分子量約300~1000

瀝青質(zhì)含量：分子量大于1000，含硫量10

第二節(jié)原油的物性與分類

一、原油的物理性質(zhì)

1、顏色

原油顏色主要與原油中輕重組分及膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量有關(guān)，膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量越高原油顏色越深。

2、原油的密度與相對密度原油的密度是指單位體積原油的質(zhì)量地面原油的相對密度定義為原油的密度與某一溫度和壓力下的水的密度之比。我國習(xí)慣上是指1atm、20oC時的原油與1atm、4oC純水的密度之比，用d420

表示。11

3、凝固點

原油的凝固點是指原油冷卻時由流動態(tài)到失去流動性的臨界溫度點。原油凝固點一般在-56~50°C之間，凝固點高于40oC的原油稱為高凝油。

4、原油的粘度原油流動時內(nèi)部摩擦而引起的阻力大小的度量。

5、閃點閃點或閃火點是只指可燃液體的蒸汽同空氣的混合物在接近火焰時能短暫閃火時的溫度。原油的閃點一般在30~180o之間

6、熒光性原油在紫外光照射下發(fā)出一種特殊光亮的特征稱為原油的熒光性

7、旋光性原油的旋光性是指偏光通過原油時，偏光面對其原來的位置旋轉(zhuǎn)一定角度的光學(xué)特性

8、導(dǎo)電率原油為非極性物質(zhì)，是非導(dǎo)體，原油電阻率為1011~1018??m12二、地面原油的分類1、按含硫量分為：低硫原油——原油中硫的含量在０.５％以下含硫原油——原油中硫的含量在０.５％～２.０％之間高硫原油——原油中硫的含量在２.０％以上２、按膠質(zhì)－瀝青質(zhì)含量分為：少膠原油——原油中膠質(zhì)－瀝青質(zhì)含量在８％以下膠質(zhì)原油——原油中膠質(zhì)－瀝青質(zhì)含量在８％～２５％之間多膠原油——原油中膠質(zhì)－瀝青質(zhì)含量在２５％以上３、按含蠟量分為：少蠟原油——原油中含蠟量在１％以下含蠟原油——原油中含蠟量在１％～２％之間高含蠟原油——原油中含蠟量在１％以上４、按原油的關(guān)鍵組分分為：凝析油——密度小于０.８２ｇ／ｃｍ３（２０oＣ）的原油石蠟基原油——密度小于０.８２～０.８９ｇ／ｃｍ３（２０oＣ）的原油混合基原油——密度小于０.８９～０.９３ｇ／ｃｍ３（２０oＣ）的原油環(huán)烷基原油——密度大于０.９３ｇ／ｃｍ３（２０oＣ）的原油13說明：資源供應(yīng)量中：2005年哈油200萬噸，2007年哈油1000萬噸，2010年哈油2000萬噸。

５、按地面脫氣原油相對密度分為：

輕質(zhì)油、中質(zhì)油、重質(zhì)油（見教材表１－５）三、地層原油分類

低粘油——油層條件下原油粘度低于５ｍＰａ·Ｓ中粘油——油層條件下原油粘度低于５～２０ｍＰａ·Ｓ高粘油——油層條件下原油粘度低于２０～５０ｍＰａ·Ｓ稠油——油層條件下原油粘度高于５０ｍＰａ·Ｓ，相對密度大于０.９２０凝析油——地層條件下為氣相烴類，開采時氣藏壓力低于露點壓力后凝析出液態(tài)烴揮發(fā)油——地層條件下呈液態(tài)，相態(tài)上接近臨界點，在開發(fā)過程中揮發(fā)性強，收縮率高；油氣比一般在２１０～１２００ｍ３／Ｍ３之間，一般相對密度小于０.８２５，體積系數(shù)大于１.７５。高凝油——凝固點高于４０oＣ的高含蠟原油。

14第三節(jié)天然氣的化學(xué)組成

天然氣是以石蠟族低分子飽和烴氣體和少量非烴氣體組成的混合物。按其化學(xué)組成，甲烷（CH4）占絕大部分（70~98%），乙烷（CH6）、丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）等含量不多。此外，還含有少量的非烴類氣體。如硫化氫（H2S）、有毒的有機硫（硫醇RSH、硫醚RSR等）、二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、氮（N2）及水氣，有時也含微量的稀有氣體，如氦（He）和氬（Ar）等。15典型天然氣的組成

單位：體積百分?jǐn)?shù)

成分天然氣產(chǎn)自油井的氣甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷己烷庚烷以上氮二氧化碳硫化氫70~981~10痕跡~5痕跡~2痕跡~1痕跡~0.5痕跡~無痕跡~5痕跡~1偶然痕跡50~925~152~141~10痕跡~5痕跡~3無~0.5痕跡~4無~痕跡~616

說明：延長及陜北產(chǎn)量來自股份公司西部規(guī)劃。第四節(jié)油氣藏分類

分類方法一17分類方法二

根據(jù)流體的組成、相態(tài)特征，參考礦場生產(chǎn)流體氣油地面原油密度和生產(chǎn)流體中甲烷的摩爾含量等參數(shù)，近似地劃分為以下幾種油氣藏類型：（1）氣藏：以甲烷為主，還含有少量乙烷、丙烷和丁烷。（2）凝析氣藏：含有甲烷到辛烷的烴類。地層原始條件下為氣態(tài)，隨壓力下降會凝析出液態(tài)烴（地面相對密度為0.72~0.80，淺色，稱凝析油）（進一步細(xì)分見表1-9）（3）揮發(fā)性油藏（也稱臨界油氣藏）：其特點是含有C8以上的烴類構(gòu)造上部接近于氣體，下部接近于油，但油氣無明顯分界面，原油具揮發(fā)性，相對密度為0.7~0.8（4）油藏：油藏流體中以液相烴為主，油中溶有一定量的天然氣，地面相對密度為0.80~0.94，國外常將這類常規(guī)油藏中的原油稱為黑油。（5）重質(zhì)油藏（有稱稠油油藏）：這類油藏原油粘度高、相對密度大。（地面脫氣原油相對密度為0.934~1.0、地層溫度條件下脫氣原油粘度為100~10000mPa?s）

18分類方法三

按地層流體性質(zhì)劃分的界限對油氣藏分類（陳元千，1987）其它分類方法：按油氣藏的埋藏深度分為

淺層油氣藏：埋深小于1500m

中深層油氣藏：埋深1500~2800m

深層油氣藏：埋深2800~4000m

超深層油氣藏：埋深大于4000m類別油氣比m3/m3天然氣甲烷含量%凝析油含量cm3/m3地面液體密度g/cm3天然氣凝析氣輕質(zhì)油黑油>18000550~18000250~550<250>8575~9055~75<60<5555~1800——0.70~0.800.72~0.820.76~0.830.83~1.019說明：資源供應(yīng)量中：2005年哈油200萬噸，2007年哈油1000萬噸，2010年哈油2000萬噸。

第五節(jié)地層水的化學(xué)組成與性質(zhì)一.地層水的化學(xué)組成

地層水溶液中常見的陽離子有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Ba2、Fe2+、Sr2+、Li+；常見的陰離子為Cl-、SO42-、HCO3-以及CO2、NO3Br-、I-，也含有一些其它微量離子。地層水中含礦物鹽的總濃度用礦化度表示，記為mg/L或ppm。地層水的總礦化度表示水中正、負(fù)離子含量的總和。油田地層水的礦化度差別很大，從幾千到幾十萬不等。

當(dāng)討論離子間相互作用時，由于陰陽離子是按等當(dāng)量化合反應(yīng)，因此，在判斷水型時，常用離子毫克當(dāng)量濃度表示水中的含鹽量，離子毫克當(dāng)量濃度=離子濃度/離子化合當(dāng)量如：氯離子濃度為7896mg/L，而氯離子的化合當(dāng)量為35.3，則氯離子的毫克當(dāng)量濃度為7896/35.3=225.6毫克當(dāng)量/升。二.地層水的水型分類

1.水型分類—蘇林分類法

按照水中化學(xué)成分，即主要離子的毫克當(dāng)量濃度比，把地層水分為四個水型：硫酸鈉型（Na2SO4）—地面水；重碳酸鈉水型（NaHCO3）—陸相環(huán)境水氯化鎂水型（MgCl2）—海洋環(huán)境水；氯化鈣水型—深層構(gòu)造密閉水（Cacl2）202.水型判斷

陰陽離子的結(jié)合順序是按離子親合能力的大小而進行的。判斷原則是：

Na++K+Cl-202.65172.40Mg2+SO42-2.0512.31Ca2+HCO3-2.0522.30

水型的命名是以氯離子和鈉離子反應(yīng)完時生成的化合物的名稱來命名的。而不是以化合物的多少來命名的。21第一節(jié)天然氣的高壓物性22說明：資源供應(yīng)量中：2005年哈油200萬噸，2007年哈油1000萬噸，2010年哈油2000萬噸。

第二章天然氣是高壓物理性質(zhì)

第一節(jié)天然氣的視分子量和密度一.天然氣的組成

1.天然氣及其分類廣義的講，天然氣是從地下、在常溫常壓下呈氣態(tài)的可燃?xì)怏w的統(tǒng)稱，是以烴類為主并含少量非烴氣體的混合物。

（1）按礦藏特點，天然氣可分為油藏伴生氣和非伴生氣；

（2）按組成，可分為干氣和濕氣（或貧氣和富氣）；以井口流出物在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下含量計干氣：C5以上重?zé)N低于13.5cm3/m3

濕氣：C5以上重?zé)N超過13.5cm3/m3

貧氣：C3以上重?zé)N低于94cm3/m3

富氣：C3以上重?zé)N超過94cm3/m3

（3）按H2S和CO2含量可分為酸氣和凈氣。

每m3天然氣中含硫量小于1克為凈氣，大于1克為酸氣。232.天然氣組成的表示方法

天然氣是組成有三種表示方法：（1）摩爾組成

（2）體積組成

（3）質(zhì)量組成

事實上，原油的組成也同樣可以用上述三種方法表示。

24例1-1天然氣重量組成換算成摩爾組成組分重量分?jǐn)?shù)分子量Mi重量分?jǐn)?shù)/分子量摩爾分?jǐn)?shù)甲烷乙烷丙烷丁烷0.710.140.090.06∑=1.0016.030.144.158.10.0440.0050.0020.001∑=0.0520.850.090.040.02∑=1.0025二.天然氣的分子量

定義：在0°C、760mmHg下，體積為22.4升的天然氣所具有的質(zhì)量稱為該種天然氣的分子量。

顯然，這是一個假想的分子量，也稱視分子量。已知天然氣的組成，求天然氣的分子量天然氣組成不同，分子量也不同，因此，天然氣沒有固定的分子量，產(chǎn)自不同油氣藏的天然氣分子量各不相同。三.天然氣的密度和相對密度

1.密度：定義為單位體積天然氣的質(zhì)量，用符號ρg表示：

26

在一定溫度和壓力下天然氣密度可以由氣體狀態(tài)方程求出:

2.相對密度天然氣的相對密度定義為:在相同溫度和壓力下,天然氣的密度和干燥空氣的密度之比:

因為干燥空氣的分子量為28.96,故:

若已知天然氣相對密度時，可用上式求得天然氣的分子量。

天然氣的相對密度可以近似地看成是一個不溫度和壓力變化的常數(shù)。一般天然氣的相對密度在0.55~0.8之間，當(dāng)重?zé)N含量或非烴含量高時，天然氣的相對密度也可能大于1。27第二節(jié)天然氣的狀態(tài)方程和對比原理

一.理想氣體狀態(tài)方程

理想氣體狀態(tài)是指氣體分子無體積，氣體分子之間無相互作用力的一種假想氣體：

注意各參數(shù)的單位和R的取值。

二.真實氣體狀態(tài)方程在理想氣體狀態(tài)方程中引入一個修正系數(shù)Z，得到：上式稱為天然氣的壓縮型狀態(tài)方程，式中通常稱為壓縮因子。其物理意義為：一定量真實氣體所具有的實際體積與相同溫度、壓力下等量的理想氣體所占體積之比。28

當(dāng)：

Z>1時，實際氣體比理想氣體難于壓縮；氣體分子間距離小于分子作用半徑

Z<1時，實際氣體比理想氣體易于壓縮；（L>r0）

Z=1時，實際氣體與理想氣體接近。（L=r0，或壓力很低）所以說壓縮因子Z實際反映了實際氣體比理想氣體更易于壓縮或更難于壓縮的程度。

Z并非常數(shù)，它隨氣體的種類（或組成）、壓力、溫度的變化而變化。確定天然氣壓力因子的辦法有三種：

1.通過實驗測定；

2.計算與圖表結(jié)合確定（圖版法）；

3.用狀態(tài)方程求解。29

說明：延長及陜北產(chǎn)量來自股份公司西部規(guī)劃。30說明：資源供應(yīng)量中：2005年哈油200萬噸，2007年哈油1000萬噸，2010年哈油2000萬噸。

三.對比狀態(tài)原理

1.對比狀態(tài)原理及天然氣的Z值求法

純組分氣體的壓縮因子Z，根據(jù)給定的溫度和壓力可以直接從相應(yīng)的壓縮因子圖版查取31

根據(jù)實際氣體狀態(tài)方程：

方程中a、b是與物質(zhì)性質(zhì)有關(guān)的特征參數(shù)，因此，不同的氣體，有不同圖版。天然氣是混合物，如何用統(tǒng)一的圖版來確定天然氣的壓縮因子呢？

不同氣體，雖然在不同的溫度和壓力下的性質(zhì)（包括壓縮因子）不同，臨界參數(shù)也不同，但在各自的臨界點確有共同的特性，如果以臨界狀態(tài)作為描述氣體狀態(tài)的基準(zhǔn)點，設(shè)定一組對比參數(shù)，不同的氣體只要對比參數(shù)相同，則處于對比狀態(tài)。不同氣體處于相同的對比狀態(tài)時，許多內(nèi)涵性質(zhì)也近似相同，這就是對比狀態(tài)原理。對于化學(xué)性質(zhì)近似而且臨界溫度相差不大的物質(zhì)，對比狀態(tài)的具有很高的精度。對比參數(shù)定義為：32

對比狀態(tài)原理推導(dǎo):

實際氣體狀態(tài)方程—范德華方程

在臨界點以上三式聯(lián)立求解：

33

或：?。?4

代入VDW原式：改寫為：令：則：因此：35

所以，任意組成的天然氣，都只用同一張圖版來確定其壓縮因子

36

求Z值

A.已知T、P和氣體摩爾組成求壓縮因子。

解（1）.

求視臨界溫度和視臨界壓力：

（2）.求視對比溫度和視對比壓力：

（3）.根據(jù)計算出的和查天然氣壓縮因子圖版得Z。

37

B.已知天然氣的相對密度和T、P，求其壓縮因子。解：（1）.

根據(jù)由圖2-4中查出TPC、PPC；

（2）.計算視對比溫度和視對比壓力：（3）.根據(jù)計算出的和查天然氣壓縮因子圖版得Z。38C.當(dāng)天然氣中非烴氣體含量不高時（N2<2%,CO2<1%,）

解：(1).可按經(jīng)驗公式估算出視臨界壓力和視臨界溫度對于干氣：對于凝析氣：也可以按教材公式(2-15)和(2-16)計算（2）.求視對比壓力和視對比溫度，由圖2-3查得Z值。39

2.非烴校正（1）.

圖版修正法

也可以由圖2-6查去或按教材公式2-18計算

40視對應(yīng)溫度：pcprTTT==8.21249273+=1.51對應(yīng)壓力：25.254.42.10===pcPPP

在圖上查得Z=0.8131摩爾的體積

V=0210*2.10)49273(*08025.0*1*813.0=+==PZnRTV升

41(2).加權(quán)處理方法：

a.首先，將組分中的烴類部分看做一個整體，按歸一化重新計算烴類組分的摩爾組成yi’，如：.b.然后按已知組成計算出烴類氣體的壓縮因子ZCH

c.根據(jù)給定T、P查出非烴氣體的壓縮因子ZN

d.加權(quán)計算：

Z=yNZN+（1-yN）ZCH

組分摩爾分?jǐn)?shù)%烴摩爾分?jǐn)?shù)%yi’=yi/0.565N20.435——CH40.4450.790C2H60.0620.110C3H80.0390.070C4H100.0190.030總和1.0001.00042

四.用狀態(tài)方程求壓縮因子以SRK方程為例

（1）.對于純組分：其中：

—旋轉(zhuǎn)因子，可查表得43

其中：44

（2）.對于混合氣體：其中：

xi—i組分的摩爾濃度；互因子，可查表得。五.用狀態(tài)方程關(guān)聯(lián)式計算壓縮因子（略）

45第三節(jié)天然氣的高壓物性

一.天然氣的地層體積系數(shù)

1、定義：天然氣在油藏條件下(P地,T地)的體積V與標(biāo)態(tài)下(Psc=0.1MPa,Tsc=20℃)的體積Vsc之比。46實驗方法47

在礦場上常用

Bg

天然氣地下儲量：天然氣地面儲量：P

當(dāng)P=const時，T

Bg

48

二.天然氣的等溫壓縮率

1、定義：在等溫條件下，天然氣隨壓力變化的體積變化率。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：49

所以:理想氣體z=1

單組分氣體多組分氣體組成一定，Ppc=const50

則:代入Cg的表達(dá)式視對比壓縮系數(shù)通過Ppc

Ppr

查圖版51

計算法(最常用的方法)（1）.根據(jù)天然氣的組成,先求出PPr、TPr和Z以及ΔZ/ΔPpr

然后按公式2-56計算Cg（2）.根據(jù)天然氣的組成,先求出PPr、TP查圖2-8得：CPr

然后：Cg=CPr/PPc（3）.根據(jù)教材33頁式(2-38)5253

三.天然氣的粘度1.低壓下的氣體粘度

定義：是因為天然氣內(nèi)部摩擦而引起的阻力。單位：達(dá)因

秒/厘米2或克/厘米

秒（也稱泊）常用單位：厘泊(cp),

1泊=100cp1厘泊=1毫帕

秒(mpa

s)P,

g=const原因：，但

g

，而速度與壓力無關(guān)，T,

g

原因：速度。M(或

)，

g

原因：速度急劇下降。T相同時，

g(非烴)>

g

(烴)54

2.高壓下影響

g的因素

3.確定天然氣粘度的方法

(1).圖版法已知天然氣組成或相對密度,求在給定T、P下的粘度。

解：

a.計算天然氣的分子量M，根據(jù)M或相對密度與T，在圖2-11上查取μg1；

b.求視臨界參數(shù)和視對比參數(shù)；

c.從圖2-12中查出高低粘度比

d.按式2-59計算在T、P下的天然氣粘度μg。在高壓下氣體具有液體的性質(zhì)P

λ,內(nèi)摩擦阻力g

T

λ,內(nèi)摩擦阻力g

M

λ,內(nèi)摩擦阻力g

55

（2）.任意T,1at下，單組分氣體的

gGolubev公式(指數(shù)式，經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式)（3）.任何T,1at下混合氣體的g

其中：c*是1at,Tc時的粘度56說明：資源供應(yīng)量中：2005年哈油200萬噸，2007年哈油1000萬噸，2010年哈油2000萬噸。

57第四節(jié)天然氣含水量和天然氣水合物

含水蒸汽的天然氣稱為濕天然氣，天然氣含水量與下列因素有關(guān)：（1）.隨溫度增加而增加；隨壓力增加而減少；（2）.隨含鹽量增加而減少；（3）.相對密度越大，含水量越少。通常用絕對濕度或相對濕度（水蒸汽飽和度）描述天然氣中含水量的多少。

1·絕對濕度每1M3的濕天然氣所含水蒸氣的質(zhì)量稱為絕對濕度，其關(guān)系式如下：若濕天然氣中水蒸氣的分壓達(dá)到飽和正氣壓，則飽和絕對濕度可以寫成：飽和絕對濕度是指在某一溫度下天然氣中含有的最大的水蒸汽量。58

2·相對濕度在同樣的溫度下，絕對濕度與飽和絕對濕度之比，稱為相對濕度?：絕對干燥的天然氣，Pvw=0，則?=0；當(dāng)濕天然氣達(dá)到飽和時，pVW=pSV,?=1,對一般天然氣：0<?<1。

3·天然氣含水量的確定方法

二·天然氣水合物

1·水合物的形成與天然氣水合物資源

2·天然氣開采過程中防止井筒出現(xiàn)水合物

3·氣態(tài)天然氣轉(zhuǎn)變?yōu)樗衔飪\59第三章油氣藏?zé)N類的相態(tài)和汽夜平衡

第一節(jié)油氣藏?zé)N類的相態(tài)特征一·相態(tài)及其表示方法一個組成不變的體系，狀態(tài)參數(shù)壓力、溫度和比容（p、T、v)之間的關(guān)系用狀態(tài)方程來表示：狀態(tài)方程是體系相態(tài)的數(shù)學(xué)描述方法，將狀態(tài)方程以圖示法表示就是相圖。相圖是表示體系狀態(tài)變化的坐標(biāo)圖，它實質(zhì)上是狀態(tài)方程度圖示表示法。系統(tǒng)的相態(tài)不僅與物質(zhì)組成有關(guān)，而且還取決于改體系的壓力和溫度。立體相態(tài)和平面相態(tài)60二·單、雙組分體系的相態(tài)特征

1·單組分體系（即純物質(zhì)）的相圖（p—T相圖）特征：一點一線兩區(qū)。兩區(qū):汽相區(qū)和液相區(qū)一線:汽、液相共存線（飽和蒸汽壓線）一點:臨界點（飽和蒸汽壓線的終點）臨界點的溫度稱為臨界溫度TC臨界點的壓力稱為臨界壓力Pc臨界點是兩相共存的最高溫度和最高壓力點；高于臨界溫度時，無論加多大壓力體系都不會出現(xiàn)液相。在臨界點，體系為沒有氣態(tài)液體之分的流體。泡點壓力：溫度一定，體系中出現(xiàn)第一批氣泡時的壓力，記為pb露點壓力：溫度一定，體系中出現(xiàn)第一批液滴時的壓力，記為pd61622.雙組分體系的p--T相圖特征：三點三線三區(qū)。三線：

泡點線、露點線和等液量線三區(qū)：

泡點線外側(cè)為液相區(qū)露點線外側(cè)為氣相區(qū)泡點線和露點線包圍的區(qū)域為兩相區(qū).三點：C,CT,Cp

臨界點：僅僅是泡點線和露點線的交點，不再是兩相共存的最高溫度和最高壓力點

臨界凝析溫度點：兩相共存的最高溫度點

臨界凝析壓力點：兩相共存的最高壓力點63

相圖形狀特征

1.任何雙組分混合物的兩相區(qū)必位于兩純物質(zhì)飽和蒸汽壓線之間；

2?；旌衔锏呐R界壓力往往高于兩純組分的臨界壓力，而混合物的臨界溫度則介于兩純組分的臨界壓力之間；

3。隨著混合物中較重組分比例的增加，臨界點向右移動；

4。混合物中哪一組分含量占優(yōu)勢，露點線或泡點線就靠近哪一組分的飽和蒸汽壓線；

5。兩組分的濃度越接近，兩相區(qū)的面積就越大，某一組分的濃度很高時，兩相區(qū)就變得很狹長。6465三、多組分系統(tǒng)的相態(tài)特征66用相圖判斷油氣藏類型

1.首先看地層條件點在相圖中的位置；

2.其次看地面分離器在相圖中的位置；1.未飽和油藏2.帶氣頂?shù)娘柡陀筒?.凝析氣藏4.氣藏676869第二節(jié)汽—液相平衡一.相態(tài)方程假設(shè)：系統(tǒng)中i組分的摩爾濃度為zi；組分i在汽、液中的濃度為yi、xi，系統(tǒng)的總摩爾數(shù)為1。則：

命題已知：1摩爾總組成為Zi的混合物，在P、T條件下達(dá)到汽液兩相平衡，求：1.汽液兩相的摩爾分?jǐn)?shù)nl和ng；2.汽液兩相的組成，即xi和yi

70

令：所以上式即為相態(tài)方程71

當(dāng)系統(tǒng)有m個組分，就可以寫出m個相態(tài)方程，其中有m+1個未知數(shù)（x1，x2，…xi…xm，ng），但還有一個方程，即：故：同理：72

泡點方程：在泡點線上，露點方程：在露點線上，平衡比的求取—圖版法73747576

1.閃蒸計算：已知zi，T，p，求ng，NL，xi，yi

解:（1）.選擇圖版pcv，根據(jù)T，p查Ki；

（2）.設(shè)ng初值，按閃蒸方程計算（3.）如果不等于1，則調(diào)整ng值，直到等于1為止。

2.泡點計算：已知zi和T,求pb

解:(1).假設(shè)泡點壓力初值

(2).根據(jù)溫度和泡點壓力初值查Ki,(3).計算是否等于1,(4).如果不等于1,調(diào)整pb值,重新計算,直到等于1為止。

3.露點計算：已知zi和T，求pd

解:(1).假設(shè)露點壓力初值

(2).根據(jù)溫度和露點壓力初值查Ki,(3).計算是否等于1,

(4).如果不等于1,調(diào)整pb值,重新計算,直到等于1為止。

**調(diào)整方向,兩相區(qū)內(nèi)>1,兩相區(qū)外<17778

平衡比的求取—計算法

熱力學(xué)汽液兩相平衡條件:化學(xué)位相等在恒溫條件下,逸度fi與化學(xué)位有:

故可導(dǎo)出:

則:79

以SRK方程為例:解方程三個Z的根中,最大的正根為汽相為汽相混合物的ZV值,最小的正根為液相混合物的ZL值.

逸度系數(shù)的計算公式為:

對汽相對液相80

閃蒸計算時,可采用牛頓迭代法加速收斂令:81

則:

當(dāng)時,ng即為所求.Ki的初值可用理想溶液的Wilson公式計算:計算中Ki要進行調(diào)整,Ki不正確,則82

調(diào)整方法:1.歸一化處理

2.按逸度系數(shù)計算

相態(tài)方程的應(yīng)用

1.計算相圖;2.級次分離工作參數(shù)計算;3.油藏數(shù)值模擬計算。83第三節(jié)油氣體系中氣體的溶解與分離

一.油氣分離

1.閃蒸分離包括一次脫氣和多級脫氣84一次脫氣：脫出的氣體多，氣體較重，氣中含輕質(zhì)油較多；多級脫氣：脫出的氣體少，氣體較輕，氣中含輕質(zhì)油較少。8586

二.天然氣在原油中溶解度

1.天然氣在原油中是溶解度和溶解系數(shù)

溶解度與壓力的關(guān)系：壓力增加，溶解度增加。溶解系數(shù)并非常數(shù)。

872.溶解度與溫度的關(guān)系溫度增加，溶解度減少，883.溶解度與氣體、原油性質(zhì)的關(guān)系

油、氣組分的性質(zhì)越接近則天然氣在原油中的溶解度就越大。894.容解過程與分離過程的關(guān)系一次脫氣曲線與容解曲線是相互重合的，而多級脫氣得到的溶解曲線和脫氣曲線是不相重合的。飽和蒸汽壓大的組分其溶解曲線和脫氣曲線較為接近；而飽和蒸汽壓較小的組分，其溶解曲線和脫氣曲線相差很大。90第四節(jié)用相態(tài)方程求解油氣分離問題的實例

一.已知混合物組成zi和地層溫度T，求體系的泡點壓力pb.

根據(jù)內(nèi)插法求得泡點壓力pb為23.06MPa.91

二.已知油井產(chǎn)物的總組成，計算一次脫氣和多級脫氣兩種脫氣方式的脫氣量和汽液組成。因為脫氣壓力不高，選用收斂壓力為35.0的值圖版，查出各組分的平衡常數(shù)：9293多級脫氣計算結(jié)果9495最終結(jié)果：一次脫氣結(jié)果：ng=0.6027,nl=0.3979697三.微分分離計算分離過程如圖，分離出的氣體中組分i的摩爾數(shù)等于液體中損失的掉的組分i的摩爾數(shù)：

yidn=xin-(xi-dxi)(n-dn)yidn=xin-xin+ndxi+xidn-dxidn忽略dxidn,并用Kixi代替yi

Kixidn=ndxi+xidnKixidn-xidn=ndxi

(Ki-1)xidn=ndxi或者：假定在一定壓力變化范圍內(nèi)值保持不變，積分從而：或者98

微分脫氣計算舉例

第一種，已知系統(tǒng)組成和終點壓力，求脫出的氣體摩爾數(shù)。例：下表組成的系統(tǒng)在26.7oC，由泡點壓力4.1MPa微分脫氣到

2.7MPa時所分離出的氣體摩爾數(shù)。99

第二種，已知系統(tǒng)組成和要分離出的氣體摩爾數(shù)，求終點壓力。

例：已知組成和溫度，從泡點壓力4.1MPa開始進行微分分離，欲分離出10％摩爾的氣體，求終點壓力。100第四章地層油和地層水的高壓物性

第一節(jié)地層油的高壓物性一.地層原油的溶解油氣比RS

定義：地層油的溶解油氣比RS是指單位體積的地面原油在地層條件下所溶解的天然氣量(m3（標(biāo)）/m3).

101102

二.地層原油的體積系數(shù)Bo

定義：原油的體積系數(shù)，是地層油體積與地面脫氣油體積之比，用Bo表示。當(dāng):p<pb,p?,Bo?p>pb,p?,Bo?103104

三.地層油的兩相體積系數(shù)Bt

定義：P?Pb時，在給定P、T條件下，地層油Vf和其釋出氣體的總體積(兩相體積)與地面原油體積VOS之比。105106四.地層油的壓縮系數(shù)

定義：在等溫條件下，地層原油隨壓力變化的體積變化率。107108五.地層原油的粘度

109110第二節(jié)地層水的高壓物性1.天然氣在地層水中的溶解度

定義：天然氣在地層水中的溶解度是指地面體條件下單位體積地層水在地層壓力、溫度條件下所溶解的天然氣體積。

在高溫高壓地層條件下，地層水中溶有大量的鹽，只溶有少量的天然氣，10MPa壓力下溶氣量，一般不超過1～2m3/m3。天然氣在純水中的溶解度主要取決于壓力與溫度，地層水含鹽量增加，溶解氣量減少。

1111122.地層水的壓縮系數(shù)定義：在等溫條件下，地層水隨壓力變化的體積變化率。影響Cw的因素

i)PCw;ii)T<50℃,TCw;T>50℃,TCw;iii)RsCw,Rs的影響可以校正；

iv)礦化度

RsCw

；純水壓縮系數(shù)1131143.天然氣的體積系數(shù)定義：地層水在地下的體積與地面條件下的條件之比。Bw=0.99～1.06，一般取Bw=1.0影響B(tài)w的因素

i)PBw;ii)TBw;

iii)RsBw;iv)礦化度

RsBw

1151164.地層水的粘度

地層水的粘度與壓力、溫度和含鹽量有關(guān)。

¤

溫度對地層水影響較大，溫度升高，粘度大幅下降；

¤含鹽量影響不大；

¤

壓力壓力影響甚微117118圖版法求地層原油的高壓物性參數(shù)119120121

說明：延長及陜北產(chǎn)量來自股份公司西部規(guī)劃。122123124說明：資源供應(yīng)量中：2005年哈油200萬噸，2007年哈油1000萬噸，2010年哈油2000萬噸。

油氣藏物質(zhì)平衡方程簡介125

油藏原始儲氣量采出氣量剩余地下氣量=+氣頂氣量原始油中溶解氣量產(chǎn)油量平均累積生產(chǎn)氣油比氣頂?shù)挠坞x氣油中溶解氣量+=++

氣頂容積原始?xì)怏w體積系數(shù)原始儲油量原始油氣比擴張后氣體容積氣體體積系數(shù)剩余油量溶解油氣比+

+mNBoi

Bgi+NRsi=NpRp+VBg+(N-Np)Rs126整理后的油藏物質(zhì)平衡方程的一般形式1.無氣頂時，m=Vg/Vo=0.方程簡化為：127

2.無邊水、底水、注入水時，W,WP等于零，方程簡化為：

3.無氣頂，又無邊、底水和注入水時，方程簡化為：物質(zhì)平衡方程中參數(shù)分三類：第一類：油氣高壓物性參數(shù)，如：RSi,RS,Bgi,Bg,Boi,Bo,Bt,Bti,Bw;第二類：生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，如：NP,WP,RP第三類：未知數(shù)據(jù)，有：N,m,W,128129第二章

儲層巖石的物理性質(zhì)130第一節(jié)巖石的粒度組成和比面一、巖石的粒度組成1、定義:構(gòu)成巖石的各種大小不同的顆粒含量，用重量百分?jǐn)?shù)表示。

2、分析方法:

常用的砂巖粒度組成分析方法有：

A、篩析法(D>0.074mm)B、沉降法(0.0015<D<0.074mm)C、光學(xué)法(D<0.0015mm)

131A篩析法(D>0.05mm)a、將篩子由粗到細(xì)疊放并固定在篩分機上,對已破碎和分解的巖石顆粒進行篩析,記錄每個篩子上顆粒的質(zhì)量.b、篩孔的大小表示有mm和目兩種.c、相鄰兩級篩孔孔眼大小的級差為或d、一套篩子共25級

132B沉降法(D<0.05mm)測定原理:顆粒直徑的平均值處理:1333、粒度組成表示方法:A、表格法B、圖形法巖樣號D(mm)0.42-0.297

0.297-0.210

0.210-0.149

0.149-0.074

0.074-0.05

0.05-0.01

<0.01

12.684.466.5270.810.401.483.820.441.92

3.4667.02

11.28

13.8

3.36

粒度組成分布曲線

粒度組成累積分布曲線

1344、粒度參數(shù):A、不均勻系數(shù)B、分選系數(shù)C、標(biāo)準(zhǔn)偏差α=1~20α越接近1粒度分布越均勻S

=1~2.5分選好S

=2.5~4.5分選中等S

>4.5分選差σ越小分選性越好135資料來源：美國《石油情報周刊》（2002年12月23日公布）。說明：分項欄中的位次為在世界最大50家石油公司中的排名位次。中海油未進入世界50強，指標(biāo)值為2002年數(shù)據(jù)。5、平均粒度:A、粒度中值d50B、粒度平均值dm136二、巖石的比面1、定義:單位體積的巖石內(nèi)巖石骨架的總表

面積或單位體積巖石內(nèi)孔隙總面積。單位：1cm2/cm3

=

10dm2/dm3=100m2/m3粗砂巖（1～0.5mm）

<950cm2/cm3細(xì)砂巖（0.25～0.125）

950～2300cm2/cm3粉砂巖（0.0625～0.0039）

>2300cm2/cm31372、比面的三種表示:三者間的關(guān)系:138每一粒砂子的表面積為:3、比面的確定方法:每一粒砂子的體積:單位體積巖石中，顆粒所占體積為:

Vs=1-φ單位體積內(nèi)巖石的顆?？倲?shù)為:139單位體積中巖石顆粒總表面積應(yīng)為:如果，巖石中每一種粒徑顆粒的比面為:140因此，總表面積為:校正系數(shù)C=1.2～1.4

(2)、流動實驗法計算公式:141實驗裝置:馬略特瓶開關(guān)量筒漏斗U型壓力計巖心巖心夾持器142第二節(jié)巖石的孔隙度一、孔隙的分類

孔隙按成因分粒間孔隙按孔隙大小分按生成時間分按組合關(guān)系分按連通性分雜基內(nèi)微孔隙晶體次生晶間孔隙超毛細(xì)管孔隙>0.5毛細(xì)管孔隙0.5~0.0002微毛細(xì)管孔隙<0.0002次生孔隙原生孔隙喉道孔道連通孔隙死孔隙紋理及層理縫裂縫孔隙溶蝕孔隙143144二、孔隙度的定義

指巖石的孔隙體積與巖石外觀體積的比值,常用百分?jǐn)?shù)表示，記為φ

三、孔隙度的分類A絕對孔隙度指巖石的總孔隙體積與巖石外觀體積的比值145B有效孔隙度

指巖石的有效孔隙體積與巖石外觀體積的比值.C流動孔隙度

指巖石中可以流動的孔隙體積與巖石外觀體積的比值.

很顯然:146四孔隙度的測量飽和煤油法:147四孔隙度的測量148四孔隙度的測量149150151152153154五、影響孔隙度的因素1.顆粒的排列方式2.顆粒的分選性分選越好，孔隙度也越大.

3.顆粒圓球度顆粒越園，φ越大

.正方形排列47.6%菱形排列25.9%1554.巖石顆粒間膠結(jié)物的含量及膠結(jié)類型

膠結(jié)物含量越高，φ越小，所以說接觸膠結(jié)的φ>孔隙膠結(jié)的φ>基底膠結(jié)φ

5.油藏的埋藏深度

多孔介質(zhì)的孔隙度φ總是隨油層埋芷深度加深而減小。

6.孔隙度的應(yīng)用156第三節(jié)儲層巖石的壓縮性一、巖石的壓縮系數(shù)Cf1、巖石顆粒變形示意圖:2、定義:指油層壓力每改變一個單位

時，單位體積巖石內(nèi)孔隙體積

的變化值，單位為：1/MPa。1573、表示方法:4、三種表示方法:以視體積為基數(shù)巖石的壓縮系數(shù)一般為(2~36)*10-4MPa-1一般用巖石壓縮系數(shù)測定儀測定.158以孔隙體積為基數(shù)

以巖石骨架體積為基數(shù)5、三者之間的關(guān)系:159二、儲層綜合彈性壓縮系數(shù)Ct1、定義:油層壓力每改變一個單位時，單位體積的巖石中所排出的液量，單位：1/MPa。2、表示方法:綜合反映了油藏彈性能量的大小.Ct越大,表明油藏的彈性能量越充足.1603、Ct與Co和Cw的關(guān)系:161第四節(jié)儲層巖石流體飽和度一、流體飽和度是定義:單位孔隙體積中某相流體所占的分?jǐn)?shù).常用百分?jǐn)?shù)表示.二、表示方法:162三、幾種常見的飽和

1、原始含水飽和度(束縛水飽和度)Sw2、原始含油飽和度Soi3、當(dāng)前油、氣、水飽和度So

、Sg

、Sw

4、殘余油飽和度Sor

四、飽和度的測定方法

1、油層物理法(干溜、蒸餾、色譜、CT技術(shù))2、測井法

3、經(jīng)驗統(tǒng)計法163干溜法蒸餾法164五、影響飽和度的因素

1、儲層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)及表面性質(zhì)的影響

這是影響油氣飽和度的關(guān)鍵因素。一般來說,巖石顆粒較粗，則比面?。紫?、喉道半徑大，孔隙連通性好，孔隙內(nèi)避光滑，那么滲透性好，油氣排驅(qū)水阻力小，油氣飽和度就高，束縛水飽和度就低。

2、油氣性質(zhì)的影響

油氣密度不同，油氣的飽和度就不同。粘度較高的油,排水動力小,油氣不易進入孔隙,殘余水含量高,油氣飽和度就低，反之亦然。此外，油藏形成時，如油氣排驅(qū)水動力大(如壓力高)，即排驅(qū)能量高，排出的水多,油氣飽和度就高。165第三節(jié)油藏巖石的滲透率一.油藏巖石滲透率的定義

油藏巖石允許流體通過的能力稱為油藏巖石的滲透率。單位：μm2二．達(dá)西公式三．達(dá)西公式應(yīng)用條件

１．巖石１００％飽和并流動著單一流體；２．流動狀態(tài)為層流；３．流體與巖石不發(fā)生物理、化學(xué)和物理化學(xué)反應(yīng)。166167例題

設(shè)有一塊砂巖巖心,長度L=3厘米,截面積A=2厘米2,100%飽和粘度μ=1mPa?s的鹽水,在壓差ΔP=0.2MPa下通過巖心的流量Q=0.5厘米3/秒根據(jù)達(dá)西公式如果上述巖心飽和粘度μ=3mPa?s的油,在同樣壓差ΔP=0.2MPa下.油的流量Q=0.167cm3/秒,同樣,根據(jù)達(dá)西公式168

絕對滲透率是巖石的自身性質(zhì)，它取決于巖石的孔隙結(jié)構(gòu)；在層流、巖石與流體不起反應(yīng)和100％為流動流體飽和的條件下，巖石的絕對滲透率與所通過的流體性質(zhì)無關(guān)。

如果是氣體通過巖石時，當(dāng)壓力從P1變化到P2時，氣體的體積亦必然隨之變化，因此，

若把氣體膨脹視為等溫過程,按氣體狀態(tài)方程可令:

169由上式代入用平均氣體流量表示達(dá)西公式:則:

170氣體滑動效應(yīng)液體在孔道中流動時,孔道中心的液體分子比靠近孔道壁表面的分子流速要高,而且越靠近孔道壁表面,分子流速越低;氣體則不然,靠近孔壁表面的氣體分子與孔道中心的分子流速幾乎沒有什么差別。氣體在孔道中的這種滲流特性稱之為滑動效應(yīng),亦稱克林肯柏效應(yīng)。171172滑動效應(yīng)的特征1、同一巖石，同一種氣體，在不同的平均壓力下測得的氣體滲透率不同；底平均壓力下氣體滲透率比較高，高平均壓力下氣體滲透率比較低。2、同一巖石，同一平均壓力，不同氣體測得的滲透率不同。3、同一巖石，不同氣體測得的滲透率和平均壓力的直線關(guān)系交縱坐標(biāo)于一點，該點的氣體滲透率與同一巖石的液體滲透率是等價的，故稱等價液體滲透率，亦稱克林肯柏滲透率。克氏滲透率可以下式表示：173流量管氣測滲透率方法（空氣壓水法）一、測量原理二、計算公式174·影響巖石滲透率的因素一、沉積作用1.巖石骨架構(gòu)成和巖石構(gòu)造

所有影響巖石孔隙度的因素都將影響巖石的滲透率包括：巖石的顆粒粒度、顆粒的排列方式、顆粒的分選性、顆粒的圓球度、膠結(jié)物的含量和膠結(jié)方式、巖石埋藏深度等，在孔隙結(jié)構(gòu)相同的情況下，孔隙度越大則滲透率越大。巖石的層理也影響滲透率：對砂巖垂向和水平方向滲透率差異明顯對碳酸鹽巖，只具有原生孔隙的碳酸鹽巖其水平滲透率大于垂向滲透率；而具有次生孔隙的碳酸鹽巖，則垂向滲透率大于水平滲透率。175影響巖石滲透率的因素2.巖石孔隙結(jié)構(gòu)的影響

根據(jù)高才尼卡爾曼方程：k與Φ成正比，與r的二次方成正比，與S的二次方成正比。粒度細(xì)、孔隙半徑小，則巖石比面大，滲透率低?？紫兜倪B通性、迂曲度、孔壁粗糙度等也將影響滲透率的大小。176影響巖石滲透率的因素二、成巖作用1.地層靜壓力的影響有效覆壓越大，滲透率越小2.膠結(jié)作用膠結(jié)物的沉淀和膠結(jié)作用使孔隙通道變小，孔侯比增加，粗糙度增大，因而使?jié)B透率降低。

3.構(gòu)造作用于其它作用構(gòu)造作用形成的斷裂和裂縫使得儲層的孔隙度和滲透率增加，特別是對碳酸鹽地層，可使非滲透層變?yōu)榫哂兄懈邼B透率的儲層。另外，工程和施工形成的粘土膨脹、各種孔道堵塞、外來流體與儲層流體和巖石不配伍而產(chǎn)生的物化反應(yīng)、孔隙表面吸附瀝青石、石蠟、膠質(zhì)等都將使?jié)B透率降低。177第四節(jié)滲透率和其它巖石物性的關(guān)系一.毛管滲流定律

J.Kozeny(1927年)將泊稷葉公式應(yīng)用到毛細(xì)管滲流中,實驗并證明了在一定的流速范圍內(nèi)導(dǎo)管直徑可以小到毛細(xì)管直徑的情況,并建立了巖石-毛細(xì)管模型.孔隙空間簡化處理成由等直徑的平行毛管束組成,我們把這種簡化了的巖石稱為假想巖石.178流體在毛管中的流動規(guī)律服從水力學(xué)中的“泊稷葉”定律.二.滲透率和孔道半徑的關(guān)系*等效滲流阻力原理:

在假想巖石與真實巖石之間,當(dāng)外部形狀和幾何尺寸、流體性質(zhì)、外壓條件相同時，如果二者的滲流阻力相等，則表現(xiàn)為在相同的壓差下具有相同的流量。*假想巖石的流量，泊稷按葉公式：*真實巖石的流量，按達(dá)西公式：179根據(jù)滲流等效阻力原理,二者流量應(yīng)該相等,則:所以:對假想巖石,按孔隙度定義:

代入上式:式中r可視為真實巖石的平均孔道半徑180三.滲透率和比面的關(guān)系對假想巖石,按比面的定義:于是:由上面的推導(dǎo):根據(jù):代入上式:181

考慮到假想巖石與真實巖石之間的差異,用k代替2,則:這就是有名的高才尼-卡爾曼方程.在上式中取:這里:182上式中:P1=P0=1(大氣壓)P2=P1-(H/1000)=1-(H/1000)(大氣壓)其中:H—cm水柱

(P12-P22)=12-(1-H/100)2

=1-1+2H/1000-H2/106忽略掉H2/106

(P12-P22)=H/500則:K=(1000Q0μL)/(AH)在高-卡方程中k取值5,得:183儲層巖性參數(shù)平均值的處理方法

一．幾種求平均值的方法

常用的求平均值的方法有三種:算術(shù)平均法、加權(quán)平均法和按物理過程求平均值的方法。下面以孔、滲參數(shù)為例來加以說明。1、

算術(shù)平均

可用于單井、單層的平均值處理。對于單井，假設(shè)每個Ki和φi都可代表取樣層段，取樣數(shù)為n，則單井縱向的平均值為

對于單層，假設(shè)每個Ki和φi都能代表該層在取樣井的值，則該層平面上（面積上）的平均值仍然可以用以上公式進行計算，只是i代表的是該層不同的取樣井。上述方法簡單、易算，使用于樣品分布均勻的情況，否則，代表性差。1842、

加權(quán)平均法

以滲透率為例，假如測得的每個Ki都代表了有效厚度hi為含油面積為Ai的地層，則:

油層厚度加權(quán)平均滲透率值（縱向或單井）為油層面積加權(quán)平均滲透率值（橫向或平面上）為油層體積加權(quán)平均滲透率值（全油層的體積加權(quán)）為185

加權(quán)平均求取參數(shù)平均值比算術(shù)平均值更符合實際，孔隙度和原始含油飽和度等油層巖石物性參數(shù)也可以用上述方法進行平均值處理。除上述兩種方法外，還有其它的處理方法和計算公式，在某些情況也是很有價值的。例如，也可以用下面的方法求若干滲透率的平均值1861、

根據(jù)物理過程,按照等效滲流阻力原理求滲透率平均（1）、并聯(lián)（多層縱向不均一）地層的平均滲透率

A.線性滲流

特征：各層之間相當(dāng)于并聯(lián)關(guān)系，即各層滲流壓差相等，而總流量等于各層壓差之和。根據(jù)達(dá)西公式，各層通過的流量為：187設(shè)K為總（平均）等效滲透率，則總流量

::其中：h=h1+h2+h3所以移項得：188．

B.平面徑向滲流產(chǎn)量公式：189壓差公式：已知地層總厚度為各層厚度之和

h=h1+h2+h3總流量為各層流量之和

Q=Q1+Q2+Q3根據(jù)平面徑向流的產(chǎn)量公式，各層產(chǎn)量分別為:190地層總流量為：由此可得：整理后得：即:可見，并聯(lián)時線性滲流與平面徑向流計算公式相同。191串聯(lián)地層的平均滲透率

特征：通過各層的流量相等，而總壓差為各層壓差之和Q=Q1=Q2=Q3△P=△P1+△P2+△P3A、線性滲流

L=L1+L2+L3根據(jù)達(dá)西公式各層壓差與總壓差分別為

整理后得：192B.徑向滲流根據(jù)平面徑向流壓降公式，各部分壓差和總壓差為：

簡化后得：193第三篇儲層中多相流體的滲流特性

第八章儲層巖石中的界面現(xiàn)象與潤濕性第一節(jié)儲層流體的相間界面張力一.兩相界面的自由表面能自由表面能是界面層分子力場不平衡所致。自由表面能具有如下性質(zhì)：

1.只有存在不互溶的兩相時自由表面才存在，只要存在兩相界面就有自由表面能；

2.界面越大，自由表面能也越大；

3.界面是具有一定厚度的界面層；

4.兩相界面層自由表面的大小與兩相分子的性質(zhì)有關(guān)；兩相分子極性差越大，表面能越大。

5.自由界面能還與兩相的相態(tài)有關(guān)；氣－固>液－固>氣－液>液－液。194195二.比表面能和表面張力

由于體系表面層上的分子力場的不對稱性，使其能量比相內(nèi)分子能量高，故增加體系的新表面積，相當(dāng)于把更多的分子從相內(nèi)移到表面層來，就必須克服相內(nèi)分子的吸引力，這里做功的能量就轉(zhuǎn)化為新生界面的表面能。在恒溫、恒壓和組成一定的條件下可逆過程增加體系表面面積△A，外界對體系所做的功為w，則體系自由能的增加量△U為：

比表面能是單位面積表面層具有的自由表面能，也叫表面張力。

196表面能和表面張力的單位

表面能和表面張力的單位：J/m2,erg/cm2

工程上常用:mN/m讀作毫牛每米；換算關(guān)系：1J/m2=1N/m,1erg/cm2=1dyn/cm=1nN/m1Kg=9.8N,1N=105dyn

在兩相界面只表現(xiàn)出能，不表現(xiàn)出力；在三相周界則表現(xiàn)出力，即表面張力（單位周界長度上的力）。197油藏流體間的界面張力

內(nèi)聚力－附著力＝靜吸力靜吸力大則表面張力大，反之亦然。1.油－氣界面壓力的影響：

p↑,Rs↑,ρo↓,內(nèi)聚力↓

ρg↑,附著力↑，靜吸力↓

所以：σ↓

溫度的影響：

T↑ρo↓＞ρg↓,

內(nèi)聚力↓＞附著力↓所以：靜吸力↓，σ↓

1982.油－水界面

無溶解氣的油水體系溫度、壓力對油水密度和熱力學(xué)性質(zhì)影響大體相同。有溶解氣的油水體系

p＜pb時，

p↑,Rs↑,ρo↓,ρw不變內(nèi)聚力不變，附著力下降，所以：靜吸力上升，σ↑p＞pb時，

199五.表面張力的測定

懸滴法200201第二節(jié)界面吸附現(xiàn)象及其和界面張力的關(guān)系

溶解于兩相系統(tǒng)中的物質(zhì)，自發(fā)地聚集到兩相界面層并急劇降低該界面層的表面張力的現(xiàn)象稱之為“吸附”，被吸附在兩相界面上、且能大大降低界面張力的的物質(zhì)叫做表面活性物或稱表面活性劑。單位界面層比相內(nèi)多于的吸附量叫比吸附，用G表示。202表面活性劑是一種兩親分子，含有一個極性端和一個非極性端就其極性而言，可以把原油的組分分為非極性物質(zhì)和含有極性的活性物質(zhì)兩類。烴類是非極性物質(zhì)，烴與氧、硫、氮的化合物是活性物質(zhì)。原油是表面活性物質(zhì)和非極性烴類的一種溶液。203第三節(jié)儲層巖石的潤濕性一、巖石潤濕性的基本慨念潤濕現(xiàn)象：液體在表面張力的作用下沿固體表面流散的現(xiàn)象。潤濕性：當(dāng)固體表面存在不相溶流體時，某相流體優(yōu)先附著到固體表面的趨勢。也稱選擇性潤濕。討論潤濕性必是體。三相體系，一相為固體，另一相為液體，第三相為氣體和另一液204

說明：延長及陜北產(chǎn)量來自股份公司西部規(guī)劃。潤濕程度用接觸角和附著功表示

1.接觸角θ（也稱潤濕角）潤濕角θ規(guī)定量取極性（或密度）大的流體一邊。當(dāng)θ<90°時，固體表面親水，也稱水濕，或憎油；當(dāng)θ>90°時，固體表面親油，也稱油濕，或憎水；當(dāng)θ=90°時，中性潤濕。

能潤濕固體表面的一相流體稱為潤濕相，簡稱濕相，另一相則為非潤濕相，簡稱非濕相。205楊氏(Young)方程某一流體潤濕固體表面各相界面張力相互作用的結(jié)果，有三種界面張力作用于三相周界。楊氏方程：由上式