西安石油大学：《油藏物理（油层物理学）Petro-physics》精品课程教学资源（PDF电子书）油藏物理基础（共四章）.pdf_大学文库

二、砂岩胶结物的敏感到矿物………………………61 三、砂岩的胶结类型……………65 吗、砂岩的比面…………………6 第节鍺油岩石的孔隙度…………………67 一、岩石的孔隙度…… 68 二、岩石的压缩系数……… …………70 第三节油层岩石的渗透率……………………… 第四节渗透率和其它岩石物性的关系……… 一、毛管渗流定律…………… …77 二、渗透率和孔隙半径的关系…… 三、渗透率和比面的关系…… 第五节储层的流体包和度……… …482 第三章油藏岩石的渗流特性…………… 86 第一节油藏流体的表面张力…… ……86 一一、两相界面层的自由表面能………………… 86 二、比表面能和表面张力……… 87 三、吸附作用及其和表面张力的关系四、关于表面张力的测定……… 第二节油藏岩石的润湿性和油水分布………… 92 一、油水对固体表面的选择性润湿 92 二、润混滞后…… ………93 三、接触角的满量……… 0e0t…t…+0……4t…94 四、关于油藏岩石的润湿性…… …96 五、油水在岩石孔隙孔道中的分布… 4…………97 第三节油藏岩石的毛管力…… 99 …、毛管中的液体上升……… ……99 二、任意曲面的附加压力……… ……*…0…102 三、半渗隔板法测定毛管力曲线… ee..n …103 四、压汞法测定毛管力曲线……… ……106 五、毛管力曲线分析………………………109 六、油藏过渡带流体饱和度分布的确定… …112 七、毛管力函数（又称J(Sw)函数）… ………113 第四节相对渗透率…………………115 一、相对渗透率和流度比………… +0…115 三、相对渗透率和流体饱和度的关系……… ee……………e00e…116 三、相对渗透率比值和流体饱和度的关系……… ……………121 第五节撒观渗流机理……………………123 一、互不连通的毛管孔道，单相液流……………123 二、互不连通的毛管孔道。两相液流…… PDG

引言原油在地下处于高温高压状态，其性质与地面原油有很大的差异。与跑下原油伴存的还有天然气和油层水，它们与原油一起以不同的分布状态储藏于多孔的地下岩石中。因此，多孔岩石的性质在很大程度上决定着油、气、水在油藏岩石中的分布和流动规律，而地下流体在多孔岩石中的流动同样也和油、气、水的物理性质有关。由于油藏岩石的多孔性，油和岩石的接触面积是相当巨大的，即使只有很薄的一层油膜由于附着于岩石孔隙的内表面而不能被采出，其数量也是可观的；由于油藏岩石的多孔性，油、气、水则是沿其中极其微小的迁回孔道在流动，从而岩石的孔道大小，液体在岩石表面上的物理和物理化学性质都将对油水的微观分布和流动规律有很大的影响。油水在油藏中的分布和流动规律是油田开发的物理基础，是油田开发所研究课题之一。油藏物理的任务是研究油藏流体，其中包活油、气、水的高压物理性质及油气相态变化规律；研究油藏岩石的固体骨架性质，以及流体在岩石中的基本渗流特性。从而，为油田开发设计和油藏动态分析提供有效的物理参数和物理依据。整个油层内在油田开采过程中由于人的干预发生着各种现象，这些现象决定着表征油田开采效果的最重要指标一一油藏的原油采收率，即油藏开采完毕后从中采出原油数量的百分数。依靠天然能量，特别是依靠地下原油中溶解的气体能量的所谓一次采油，其采收率总是不高的，在15%以下，注水、注气人工补充能量的二次采油，其采收率就比一次采油要高，约40%；显然，即使二次采油的采收率达50%，在油藏开采完毕后仍有近半数的原油残留于地下。如何采出二次采油后残存于地下的数量仍然可观的原油，这就是近代三次采油的任务了。三次采油乃是根据油藏流体和岩石特性，以及开采过程中油藏中所出现的各种微观和宏观特征，更有针对性地采取化学（试剂）方法，混相驱替的方法和热力采油等人为干预的一种强化采油措施0。研究油水和岩石特性对油藏原油采收率的影响，开展强化采油提高油藏采收率的宝内试验，是油藏物理的又一重要任务。我国任丘油田的开发，为油藏物理开展碳酸盐岩石特性的研究提出了新的课题。油藏物理是随油田开发的不断进展，在五十年代前后发展和形成的一门石油科学。它的形成和发展大致在两方面：一是以油田开采物理原理为基础的所谓油藏工程（或其一部分)，另一则是以强化采油提高油藏采收率为中心的所谓油藏物理化学或油田化学。我国在五十年代也开始有了自己的油藏物理专业人员，在高等石油院校开设了油藏物理课程，培养了相应的研究生。大庆油田的开发使我国油藏物理科学有了进-一步的发展，其后，各油田的研究院和研究单位都相应地建立了有关油藏物理的各类实验室，开展「各方面的油藏物理试验研究；开展了各自油田的开发试验研究，以及不同方法提高油藏原油为了避免一一次、二次和三次采袖在概念上的混消，近代人]把采取强制手段提高原油采收率的方法统称为强化采抽(Enhanced Oil Recovery), 1 PDG

第一章油藏流体的物理性质所谓油藏流体系指储藏于地下的石油、石油伴生气（天然气）和地层水，油藏流体的特点是处于高温、高压下，特别是其中的石油溶解有大量的烃类气体，从而使处于地下的油藏流体的物理性质与其在地面的性质有很大的不同。显然，为了合理开发油藏、首先就必须搞清油气水在地下的性质，及其随温度、压力的变化；进而根据这些变化，付油藏的动态作出分析。另外，伴随油藏开采的进程，由于温度、压力的变化，油气的相态也随之改变，与此同时，油气组成也改变。因此，要使油藏开采作到合理，对油藏的相态和油气组成的变化也必须研究。本章在介绍油气水高压物性的同时，主要讨论气相和液相、溶解和分离、膨张和收缩等及其带给这些物性的变化。第-一节天然气的高压物性本节着重介绍与油藏开采有关的一些天然气特性，主要是天然气在高温、高压下的物理特性，即所谓高压物性，其中包括按气体组成计算和从图版来获得这些物性参数的方法。一、天然气的组成地下采出的可燃气体统称天然气。天然气是以石蜡族低分子饱和烃气体和少量非烃气体组成的混合物。按其化学组成，甲烷(CH)占绝大部分(70~98%)，乙烷(C2H)、丙烷(CH)、丁烷(CHo)等含量不多。此外，天然气中还含有少量的非烃类气体，如硫化氢(HS)、有机硫（硫醇RSH、硫醚RSR等）、二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、敏(N2) 及水汽(HzO);有时也含微量的稀有气体，如氨(He)和氩(Ar)等。表1一1给出了典型的天然气组成。表1一1典型的天然气组成单位：体积百分数成分然气产自油井的气甲烷 7098 50~92 乙烷 1~10 5-15 痕迹~5 214 丁烷痕迹一2 110 : 烷痕迹】痕迹~5 己烷痕迹~0.5 痕迹一3 庚烷以上痕迹~无无0.5 氨痕迹~5 二氧化碳痕迹】痕迹~4 疏化氢偶然疼迹无一痕迹一6 PDG

天然气中所含硫化氢(HS)是无色有毒的气体，对人畜有害。由于硫化氢的比重大于 1,也就是说它比空气重，故很容易在低凹处聚集。国内外都曾发生过由此而引起的硫化氢中毒致使人畜死亡的事故。事物总是有其两面性的，当天然气中疏化氢含量较高时，也可以为人所利用，有名的拉克气田就是以生产硫磺为主要产品而称著世界的。目前我国富含硫化氢的气田也已为国家提供大量的硫磺产品。氨是一种稀有气体，天然气中含氨如达 1.0%(重量百分数)便可视为有工业价值。我国第一座现代化提氨工厂已在四川一气田投产多年。天然气中还含有二氧化碳气体，如果含量高、气源足，在石油工业上可用来提高油藏的原油采收率。天然气组分的全分析，目前广泛采用气相色谱仪来进行。天然气可有好几种分类方法。按矿藏分类，可分为气藏气、油藏气和凝析气藏气，气藏气主要含甲烷，含量达80%以上，乙烷至丁烷的含量一般不大，戊烷以上的重烃或含景甚微，或不含。油藏气也称伴生气，它包括溶解气和气顶气，它的特征是乙烷和乙烷以上的烃类含量较气藏气高。凝析气藏采出的天然气，除含大量的甲烷外，戊烷和戊烷以上的烃类含量也较高，即含有汽油成份。根据汽油蒸汽的含量，天然气又可划分为富气和千气。其中汽油蒸汽含量在100克/米3 以上的称为富气，在100克/米3以下者称为干气。顾名思意，富气富含汽油蒸汽，它比汽油蒸汽含量低的于气湿得多，故富气又称湿气。应该指出，富气和干气也有按甲烷含量和地面油气比的大小来划分的，这里不再赘述。另外天然气按其含硫量的多少还可以划分为净气和酸气。每1米3天然气中含硫量小于1克者称为净气，大于1克的为酸气。天然气的组成一般有三种表示方法，即重量组成、体积组成和摩尔组成。以摩尔组成为例可表示如下： N yi= (1一1) 式中N;一组分的摩尔数； y,一一组分的摩尔分数，当以小数表示时，∑y:=1。体积组成等于摩尔组成。重量组成换算成摩尔组成可通过下面的例子来说明。〔例1一1)重量组成换算成摩尔组成的换算结果如下：组分重量分数分子量M 承最分数/分子假尔分数Y, p 饮 0.71 18.0 0.044 0.85 乙烷 0.14 30.1 0.005 0.09 烷 0.09 44.1 n.002 0.04 0.06 58.1 0.001 0.02 1.00 N,=0.052 1.00 二、天然气的分子量和比重天然气是多组分的混合气体，本身没有一个分子式，因此不能象纯气体那样，由分子式计算出其恒定的分子量。天然气的分子量是人们假想出的分子量，即所谓视分子量。它 4 PDG