石油工程导论-油藏部分2015-2016-1学期幻灯片.ppt

第 5 讲 油藏流体与岩石的性质,,石 油,天然气,地层水,,储层烃类：C、H,油藏流体,5.1 油藏流体的物理性质,石油和天然气是多种烃类和非烃类所组成的混合物 就油气藏烃类而言，一般是烷烃、环烷烃和芳香烃各相态的化学组成（常温、常压）,一、流体相态特征,相：指体系中具有相同物理和化学性质的任何均匀部分 相态方程：对于一个组成固定的体系，压力、温度和比容（P.T.V）都是该体系相状态的函数特定体系状态方程为 F（P.V.T）=0 相图：将相态方程以图示法表示就是相图 相图包括：立体相图；平面相图—P-V图、P-T图，石油工业中，常将P-T图简称为相图5.1 油藏流体的性质,多组分烃类系统相图,四区,三线,五点,各类油气藏划分,5.1 油藏流体的性质,四区,液相区,反常凝析区,气液两相区,气相区,,P’CT’线包围的阴影部分,三线,,泡点线,aC线，液相区与两相区的分界线,露点线,bC线，气相区与两相区的分界线,等液相线,虚线，线上的液量的含量相等,aC线以上,bC线右下方,aCb线包围的区域,油藏,气藏,油气藏,凝析气藏,5.1 油藏流体的性质,五点,,泡点,aC线上的点，也称饱和压力点,露点,bC线上的点,临界点,C点，泡点线与露点线的交点,临界凝析压力点,P’，两相共存的最高压力点,临界凝析温度点,T’点，两相共存的最高温度点,露点压力：指温度一定时，开始从气相中凝结出第一批液滴时的压力。

泡点压力：指温度一定时，开始从液相中分离出第一批气泡时的压力 临界点： 指该体系两相共存的最高压力和最高温度点5.1 油藏流体的性质,地层油：,地层中高温高压，溶解有大量的天然气的原油二、地层油的高压物性,环烷烃,芳香烃,其它化合物,烷烃,,含氧化合物,含硫化合物,含氮化合物,高分子杂环化合物,苯酚、脂肪酸,硫醇、硫醚、噻吩,吡咯、吡啶、喹啉、吲哚,胶质、沥青质,1、石油的组成,C5～C16,,5.1 油藏流体的性质,（1）定义,把地层油在地面标准状况下进行一次脱气分离出的气体体积与地面脱气油体积的比值称为溶解气油比2、地层油的溶解气油比（Rs）,5.1 油藏流体的性质,（2） 影响因素,溶解气油比与压力的关系,② 压力,① 温度,T升高，Rs降低,5.1 油藏流体的性质,又称原油地下体积系数，是指原油在地下体积(即地层油体积)与其在地面脱气后的体积之比一般地，Bo11）定义,3、地层油的体积系数,5.1 油藏流体的性质,（2）影响因素分析：,5.1 油藏流体的性质,4、地层油的粘度,5.1 油藏流体的性质,三、天然气的高压物性,1、天然气的组成,低分子饱和烷烃（主要）,CH4,70－98％,非烃气体（少量）,C5,5.1 油藏流体的性质,理想气体的假设条件：,1.气体分子无体积，是个质点；,2.气体分子间无作用力；,3.气体分子间是弹性碰撞。

理想气体状态方程：,天然气处于高温、高压状态多组分混合物，不是理想气体2、天然气压缩因子,5.1 油藏流体的性质,压缩因子定义： 一定温度和压力条件下，一定质量气体实际占有的体积与在相同条件下理想气体占有的体积之比实际气体的状态方程：,压缩因子Z的物理意义： 实际气体与理想气体的差别5.1 油藏流体的性质,3、天然气体积系数,地面标准状态下单位体积天然气在地层条件下的体积定义,4、天然气压缩系数,在等温条件下单位体积气体随压力变化的体积变化率定义,5.1 油藏流体的性质,5.2 油藏岩石的性质,一、砂岩的骨架性质,岩石,,沉积岩,如碎屑岩、碳酸盐岩等,岩浆岩,如花岗岩、玄武岩等,如大理岩、片麻岩等,变质岩,5.2 油藏岩石的性质,5.2 油藏岩石的性质,二、砂岩的孔隙性质,1、储层岩石的孔隙,岩石中未被碎屑颗粒、胶结物或其它固体物质充填的空间砂岩的孔隙大小和形态取决于砂粒的相互接触关系以及成岩后生作用引起的变化5.2 油藏岩石的性质,岩石中孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通关系孔隙结构对岩石储集性能和渗透能力有影响岩石的孔隙结构与颗粒的大小、分选性质、颗粒接触方式等密切相关5.2 油藏岩石的性质,2、储层孔隙结构,3、储层岩石的孔隙度,岩石孔隙体积与岩石外表体积之比或单位岩石体积中孔隙体积所占的比例。

2）孔隙度的分类,绝对孔隙度,（1）定义：,5.2 油藏岩石的性质,有效孔隙度,流动孔隙度,储层岩石(砂岩)有效孔隙度评价,5.2 油藏岩石的性质,三、油藏岩石的渗透性,岩石的渗透性：在一定的压差作用下，储层岩石让流体在其中流动的性质其大小用渗透率表示1856年，法国人享利·达西未胶结砂充填模型水流渗滤试验——达西定律,达西实验装置,1、油藏岩石的绝对渗透率,5.2 油藏岩石的性质,与所通过的流体性质无关,达西实验的条件：,K为岩石的绝对渗透率,,5.2 油藏岩石的性质,2、有效渗透率和相对渗透率,（1）有效渗透率,当岩石孔隙中饱和两种或两种以上流体时，岩石让其中一种流体的通过能力称为有效渗透率或称为相渗透率油相的有效渗透率Ko,气相的有效渗透率Kg,水相的有效渗透率Kw,5.2 油藏岩石的性质,岩石的有效渗透率是岩石自身属性、流体饱和度及其在孔隙中的分布的函数，而流体饱和度及其分布后者与润湿性等有关指岩石孔隙中饱和多相流体时，岩石对每一相流体的有效渗透率与岩石绝对渗透率的比值2）相对渗透率,油相的相对渗透率,气相的相对渗透率,水相的相对渗透率,同一岩石的相对渗透率之和总是小于15.2 油藏岩石的性质,第 6 讲 油气藏开发设计与动态分析,一、油气藏开发的原则,坚持：少投入、多产出，具有良好的经济效益 考虑：储量动用、投产次序、采油速度、稳产年限,6.1 油气藏开发设计,二、油藏驱动方式及其开采特征,油田开发过程中主要依靠哪一种能量来驱油，称为油藏的驱动类型（或驱动方式）。

1）水压驱动 主要依靠与外界连通的边底水，水头压力或人工注水压能作为驱油的动力水压驱动油藏开采特征曲线,Pe—地层压力 Qo—产油量 Rp—生产气油比 QL—产液量,6.1 油气藏开发设计,（2）弹性驱动 主要依靠岩石及液体的弹性能作为驱油的动力弹性水压驱动油藏开采特征曲线,Pe—地层压力 Qo—产油量 Rp—生产气油比 QL—产液量,6.1 油气藏开发设计,（3）溶解气驱 随着压力的下降，天然气体积发生膨胀，这时原油流入井筒主要依靠分离出的天然气的弹性膨胀能量，称为溶解气驱方式溶解气驱油藏开采特征曲线,Pe—地层压力 Qo—产油量 Rp—生产气油比,6.1 油气藏开发设计,（4）气顶驱动 当油藏中存在有较大的气顶时，开发时主要靠气顶中压缩气体的膨胀能把原油驱向井底，这种驱动称为气压驱动气顶驱油藏开采特征曲线,Pe—地层压力 Qo—产油量 Rp—生产气油比,6.1 油气藏开发设计,（5）重力驱动 当油藏接近开发末期，推动油层中的原油流向井底的能量都已耗尽时，油层中的原油只能依靠本身的重力流向井底驱动称为重力驱动重力驱动油藏开采特征曲线,Pe—地层压力 Qo—产油量 Rp—生产气油比,6.1 油气藏开发设计,三、开发层系与井网系统,1、开发层系划分,在开发非均质多油层油田时，由于各油层的储层特征差异较大，不能把它们放在同一口井中合采，而是把特征相近的油层合理地组合在一起，用一套生产井网单独进行开采，即多套开发层系对应多套开发井网。

6.1 油气藏开发设计,6.1 油气藏开发设计,2、注采井网系统,油田上注水井和生产井的部署，包括井数、井距、油水井的分布形式等，通常称为注采井网系统注水时机的选择分为早期注水、晚期注水1）注水时机,注水方式是指注水井在油藏上所处的部位和注水井与生产井之间的相互排列关系2）注水方式,6.1 油气藏开发设计,边缘注水 边缘注水就是把注水井按一定的形式部署在油水过渡带附近进行注水边缘注水分为边外注水、边上注水和边内注水3）常规注采井网系统,边内切割注水,面积注水 面积注水是将注水井和生产井按一定几何形状和密度布置在整个含油面积上6.1 油气藏开发设计,边外注水,边上注水示意图,6.1 油气藏开发设计,切割注水示意图,边内注水示意图,6.1 油气藏开发设计,线性注水井网示意图,6.1 油气藏开发设计,强化面积注水井网示意图,6.1 油气藏开发设计,四、油气田总体开发方案,1、总论,2、油气藏地质和油藏工程,3、钻井、完井和采油工艺,4、油田开发工程,5、项目组织管理和生产作业,6、职业卫生、安全与环境保护,7、投资估算与经济评价,6.1 油气藏开发设计,6.2 油藏开发动态分析,油藏动态分析是应用各种资料和手段分析油藏内流体的运动规律、开采规律和分布状态。

其目的是通过分析认识油藏，提出治理改造油藏的措施，经济有效地开发好油藏 油藏动态分析是评价油藏开发效果，编制油藏综合调整方案的一项重要工作，贯穿于油藏开发全过程，是搞好油藏经营管理的关键环节，是油田开发的一项经常性的基础工作油藏动态分析的三个阶段：,历史拟合,动态预测,校正完善,,,单元概况及油藏基本特征,,,,,,,基本内容,开发简历与现状,开发状况分析及效果评价,存在主要问题及潜力分析,对策及效果,认识与建议,①分析主要开发指标的变化； ②搞好注水效果的分析评价； ③搞好能量保持和利用状况的分析评价； ④搞好储量动用状况和油水分布状况的分析； ⑤搞好调整和重点措施效果的分析6.2 油藏开发动态分析,油层性质变化,油水分布变化,开发指标变化,,,孔隙结构,润湿性,油层温度,油层压力,,,,纵向分布,层间分布,平面分布,,,压力分析,剖面分析,示踪剂分析,油水运动分析,6.2 油藏开发动态分析,,第 7 讲 采油采气工程概述,采油工程，定义理解为利用采油、采气设备，把油、气从井内采出地面，并进行油气水分离、净化、计量、集输等全部工艺技术和工作的总称 油藏(Reservoir)、钻井(Drilling)、采油(Oil Production)三者之间的关系：,油藏工程是基础； 钻井工程是手段； 采油工程是具体实现。

采油工程的定义,7.1 采油方法,采油方法： 将流到井底的原油采至地面所用的工艺方法和方式人工举升采油,自喷采油,采油方法分类,人工给井筒流体增加能量将井底原油举升至地面的采油方式完全依靠油层天然能量将原油举升到地面的采油方式7.1 采油方法,人工举升采油方法类型,人工举升采油,有杆泵采油,无杆泵采油,常规有杆泵采油,地面驱动螺杆泵采油,气举采油,电动潜油离心泵采油,水力活塞泵采油,电动潜油螺杆泵采油,射流泵采油,,,,7.1 采油方法,gH—井内静液柱压力 Pfr—摩擦阻力 Pt—油压,油井自喷的条件,1、自喷采油,依靠油层本身的能量将流入井底的流体自喷到地面的一种采油方法7.1 采油方法,（1）地层渗流 遵守渗流规律,IPR曲线； （2）垂直管流 两相流动规律,油管曲线；,四个流动过程：,（3）嘴流 多相嘴流规律,嘴流曲线； （4）地面管流 被油嘴分隔开1、自喷采油,１—地层压力； ２—井底流压； ３—油压； ４—回压； ５—计量装置,自喷井的四个流动过程示意图,7.1 采油方法,当地层能量降低到不能使油井自喷，就需要进行机械采油其中，人为把高压气体（天然气或空气）注入井底，延续自喷，使原油喷出地面的采油方法称气举采油法。

2、气举采油,气举采油,7.1 采油方法,气举设备示意图,2、气举采油,7.1 采油方法,向井筒周期性地注入气体，推动停注期间在井筒内聚集的油层流体段塞升至地面，从而排出井中液体主要用于油层供给能力差，产量低的油井连续气举 (Continuous Gas-lift),将高压气体连续地注入井内，排出井筒中液体适应于供液能力较好、产量较高的油井间歇气举 (Intermittant Gas Lift),2、气举采油,7.1 采油方法,3、有杆泵采油,依靠抽油机带动光杆、抽油杆住和。