油层物理-储层岩石的物理特性.ppt
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1、EOR DEPARTMENT油油 层层 物物 理理1 1、基本概念基本概念绪绪论论油层:指储存原油的地层,包括储存原油的岩石和岩石中的油层:指储存原油的地层,包括储存原油的岩石和岩石中的流体两部分。流体两部分。油藏:是指单一圈闭中具有同一压力系统的油的聚积。它可油藏:是指单一圈闭中具有同一压力系统的油的聚积。它可以看成是地下独立的储油容器,具有独立的水动力学系统。以看成是地下独立的储油容器,具有独立的水动力学系统。一个油藏可由一个或多个油层组成。一个油藏可由一个或多个油层组成。油田:一般从行政管理角度定义。油田:一般从行政管理角度定义。油层物理是研究储层岩石、岩石中的流体(油、气、水)油层物理
2、是研究储层岩石、岩石中的流体(油、气、水)以及流体在岩石微小孔道中渗流机理的一门学科。以及流体在岩石微小孔道中渗流机理的一门学科。储运工程储运工程油藏工程油藏工程对整个油气藏的认识对整个油气藏的认识GasOilWater取一小块岩取一小块岩心出来研究心出来研究用户采油工程采油工程WOCGOC2 2、研究内容、研究内容(2 2)储层流体的物理性质)储层流体的物理性质 孔隙中的油、气、水在高压下的物理性质及相态变化规律。孔隙中的油、气、水在高压下的物理性质及相态变化规律。(1 1)储层岩石的物理性质)储层岩石的物理性质 研究岩石的固体骨架性质。如粒度组成、比面、储液性、可渗性等等。研究岩石的固体骨
3、架性质。如粒度组成、比面、储液性、可渗性等等。(3 3)油藏岩石中多相流体的渗流特性)油藏岩石中多相流体的渗流特性 研究岩石孔隙内表面和油、气、水相互作用,如润湿性、吸附、毛管压研究岩石孔隙内表面和油、气、水相互作用,如润湿性、吸附、毛管压力曲线、相对渗透率等。力曲线、相对渗透率等。(4 4)提高原油采收率的方法)提高原油采收率的方法 研究油气水和岩石的特性对原油采收率的影响,探讨降低油藏中残余油的各研究油气水和岩石的特性对原油采收率的影响,探讨降低油藏中残余油的各种途径和方法。如活性水驱、混相驱、热力采油等。种途径和方法。如活性水驱、混相驱、热力采油等。绪绪论论3 3、油层物理的发展历史、油
4、层物理的发展历史绪绪论论19世纪世纪30年代人们经过漫长的实践、摸索和研究,油藏年代人们经过漫长的实践、摸索和研究,油藏有了初步的认识,油层物理学开始有了初步发展。有了初步的认识,油层物理学开始有了初步发展。1933年,美国人年,美国人G.H.法奇首先进行了流体性质和测试技术法奇首先进行了流体性质和测试技术研究,第一届世界石油大会在伦敦召开。研究,第一届世界石油大会在伦敦召开。1934年,年,R.D.乌索夫和乌索夫和M.马斯盖特等在达西定律基础上研马斯盖特等在达西定律基础上研究了测量岩样渗透率的方法。究了测量岩样渗透率的方法。50年代,卡佳霍夫教授写了年代,卡佳霍夫教授写了油层物理基础油层物理
5、基础,标志着这一学,标志着这一学科的形成,并且从采油工程学科中分离出来。科的形成,并且从采油工程学科中分离出来。1949年,美国的年,美国的M.马斯盖特写了马斯盖特写了采油物理原理采油物理原理。绪绪论论1935年,薛尔绍斯研究了井底取样器和测量样品物理性质的年,薛尔绍斯研究了井底取样器和测量样品物理性质的方法。包括:压力方法。包括:压力-体积体积-温度之间的关系,饱和度、饱和压力、温度之间的关系,饱和度、饱和压力、油中的溶解气量。油中的溶解气量。60年代大庆油田、胜利油田的开发使我国油层物理学科有了进年代大庆油田、胜利油田的开发使我国油层物理学科有了进一步发展。一步发展。目前已经初步形成了比较
6、完善的理论体系,在常规岩心分析、目前已经初步形成了比较完善的理论体系,在常规岩心分析、专项岩心分析、提高采收率实验、地层流体与储层敏感性分析、专项岩心分析、提高采收率实验、地层流体与储层敏感性分析、微观可视化方面具有成熟的分析方法。微观可视化方面具有成熟的分析方法。绪绪论论4 4、本门课程的特点、本门课程的特点(1 1)基本概念、规律多,不容易理解;)基本概念、规律多,不容易理解;(2 2)知识涉及面广,横跨多个学科;)知识涉及面广,横跨多个学科;(3 3)侧重于室内实验。)侧重于室内实验。高压、高温驱油装置高压、高温驱油装置室内驱油装置室内驱油装置从英国引进的界面流变仪从英国引进的界面流变仪
7、CIR-100&CIR-LT ISCO公司公司引进的高压引进的高压精密注射泵精密注射泵5 5、油层物理与其它课的关系、油层物理与其它课的关系 绪绪论论普通地质学普通地质学岩石学岩石学物理化学物理化学流体力学流体力学油藏工程油藏工程钻井工程钻井工程油油 层层 物物 理理渗流力学渗流力学提高采收率提高采收率勘探工程勘探工程6 6、参考教材、参考教材油气层物理学油气层物理学张博金编张博金编武汉地质学院武汉地质学院1984年;年;油层物理油层物理罗蛰潭编罗蛰潭编地质出版社地质出版社1985年;年;油藏物理油藏物理洪世铎编洪世铎编石油工业出版社石油工业出版社1985年;年;油层物理油层物理何更生编何更生
8、编西南石油学院西南石油学院1991年。年。绪绪论论第一章第一章 储层岩石的物理性质储层岩石的物理性质第一节第一节 储层岩石的骨架性质储层岩石的骨架性质 第二节第二节 储层岩石的孔隙结构及孔隙度储层岩石的孔隙结构及孔隙度 第三节第三节 储层岩石的渗透率储层岩石的渗透率第四节第四节 渗透率和其它岩石物性关系渗透率和其它岩石物性关系 第五节第五节 储层流体的饱和度储层流体的饱和度第六节第六节 储层岩性参数的平均值储层岩性参数的平均值第七节第七节 储层岩石的敏感性储层岩石的敏感性本节重点:本节重点:1 1、粒度组成、比面的概念、粒度组成、比面的概念2 2、粒度参数:分选系数、不均匀系数、粒度参数:分选
9、系数、不均匀系数本节难点:本节难点:1 1、粒度分析方法:筛析法、沉降法、粒度分析方法:筛析法、沉降法2 2、粒度组成累积分布曲线及粒度参数的求解、粒度组成累积分布曲线及粒度参数的求解3 3、比面的测定方法及估算方法、比面的测定方法及估算方法第一节第一节第一节第一节 储层岩石的骨架性质储层岩石的骨架性质储层岩石的骨架性质储层岩石的骨架性质 沉积岩沉积岩碎屑岩碎屑岩(砂岩砂岩):石英、长石石英、长石储集和流动空间储集和流动空间孔隙孔隙碳酸岩碳酸岩(灰岩灰岩):方解石、白云石方解石、白云石储集空间储集空间孔隙孔隙流动空间流动空间裂缝裂缝基础知识:基础知识:第一节第一节 储层岩石的粒度组成和比面储层
10、岩石的粒度组成和比面 沉积类型沉积类型 分分 类类典型油田举例典型油田举例碎屑岩碎屑岩 砂岩砂岩疏松砂岩疏松砂岩萨尔图油田、胜坨油萨尔图油田、胜坨油田田粉砂岩粉砂岩文东油田文东油田致密砂岩致密砂岩枣园油田枣园油田裂缝性砂岩裂缝性砂岩延长油田延长油田砾岩砾岩砾岩砾岩克拉玛依油田克拉玛依油田裂缝性砂砾岩裂缝性砂砾岩蒙古林油田蒙古林油田泥岩泥岩孔隙缝洞泥灰岩孔隙缝洞泥灰岩南翼山油田南翼山油田碳酸盐岩碳酸盐岩 白云岩白云岩裂缝孔洞白云岩裂缝孔洞白云岩任丘油田任丘油田裂缝孔隙泥质白云岩裂缝孔隙泥质白云岩风成城油田风成城油田石灰岩石灰岩 裂缝孔洞灰岩裂缝孔洞灰岩苏桥油田苏桥油田生物灰岩生物灰岩桩西油田桩西
11、油田孔隙裂缝藻灰岩孔隙裂缝藻灰岩义东油田义东油田火成岩火成岩 裂缝孔隙安山岩裂缝孔隙安山岩风化店油田风化店油田裂缝性凝灰岩裂缝性凝灰岩哈达图油田哈达图油田火山岩火山岩车排子油田车排子油田玄武岩、安山岩玄武岩、安山岩克拉玛依油田克拉玛依油田417417断块断块变质岩变质岩 裂缝性变质岩裂缝性变质岩鸭儿峡油田鸭儿峡油田裂缝性花岗岩裂缝性花岗岩静安堡油田静安堡油田第一节第一节 储层岩石的物理性质储层岩石的物理性质粒度:粒度:1、粒度、粒度组成的概念、粒度、粒度组成的概念粒度组成:粒度组成:指颗粒的大小,通常用粒级来表示。指颗粒的大小,通常用粒级来表示。指构成岩石的各种大小不同的颗粒的含量,指构成岩石
12、的各种大小不同的颗粒的含量,通常以百分数表示。通常以百分数表示。一、岩石的粒度组成一、岩石的粒度组成粒粒级级 粘粘土土 粉粉 砂砂砂砂砾砾细粉砂细粉砂 粗粉砂粗粉砂 细砂细砂 中砂中砂 粗粗砂砂 细细砾砾 中砾中砾 粗砾粗砾 巨砾巨砾 直径直径(mm)(mm)0 00.01 0.01 0.010.010.05 0.05 0.050.050.1 0.1 0.10.10.25 0.25 0.250.250.5 0.5 0.50.51 1 1 110 10 1010100 100 1001001000 1000 大于大于1000 1000 砂岩粒级分类砂岩粒级分类 2 2、粒度组成分析方法、粒度组成
13、分析方法 定义:采用一定的机械的或物理的方法测定出岩石中不同大定义:采用一定的机械的或物理的方法测定出岩石中不同大 小颗粒的含量。小颗粒的含量。岩石的粒度组成通常采用岩石的粒度组成通常采用筛析法筛析法和和水力沉降法水力沉降法来分析。来分析。(1 1)筛析法:)筛析法:原理:用成套筛子对捣碎岩石颗粒进行筛析(适用于直径原理:用成套筛子对捣碎岩石颗粒进行筛析(适用于直径0.05mm0.05mm以上的颗粒组分。以上的颗粒组分。主要用于砂岩分析主要用于砂岩分析 筛子的筛孔有两种表示筛子的筛孔有两种表示方法:一种是以英制每方法:一种是以英制每英寸长度上筛孔数表示,英寸长度上筛孔数表示,称为目或号;另一种
14、则称为目或号;另一种则是以毫米直接来表示筛是以毫米直接来表示筛孔孔眼的大小。孔孔眼的大小。2 2、粒度组成分析方法、粒度组成分析方法粒径(筛孔直径)粒径(筛孔直径)筛上质量筛上质量平均粒径平均粒径质量百分比质量百分比累计百分比累计百分比目目mmmmg gmmmm%15151.3321.3320.2430.2431.0741.0740.28 0.28 100.00 100.00 20200.9000.9000.0680.0681.0741.0740.08 0.08 99.72 99.72 40400.4500.4506.1616.1610.6000.6007.18 7.18 99.64 99.6
15、4 60600.2800.28036.50436.5040.3450.34542.53 42.53 92.46 92.46 80800.1800.18030.29130.2910.2190.21935.29 35.29 49.93 49.93 1001000.1540.1544.6974.6970.1660.1665.47 5.47 14.64 14.64 1201200.1250.1253.0573.0570.1380.1383.56 3.56 9.17 9.17 1401400.1050.1050.1200.1200.1140.1140.14 0.14 5.61 5.61 1601600.
16、0980.0981.6161.6160.1010.1011.88 1.88 5.47 5.47 1801800.0900.0900.5860.5860.0940.0940.68 0.68 3.58 3.58 2002000.0740.0742.4912.4910.0810.0812.90 2.90 2.90 2.90 合合 计计85.83485.834某岩样的粒度组成某岩样的粒度组成 2 2、粒度组成分析方法、粒度组成分析方法(2)水力沉降法:主要用于粉沙岩和泥质粉沙岩分析)水力沉降法:主要用于粉沙岩和泥质粉沙岩分析 2 2、粒度组成分析方法、粒度组成分析方法原理:基于大小不同的原理:基于大小
17、不同的颗粒在粘性液体中沉降颗粒在粘性液体中沉降速度不同进行分离。速度不同进行分离。颗粒直径大小可按照斯托克斯公式计算,即颗粒直径大小可按照斯托克斯公式计算,即式中:式中:V:颗粒的运动速度,颗粒的运动速度,cm/s;d:颗粒直径,颗粒直径,cm;g:重力加速度,重力加速度,981cm/s2s:颗粒密度,颗粒密度,g/cm3;:液体密度,液体密度,g/cm3;:液体的运动粘度,液体的运动粘度,cm2/s 2 2、粒度组成分析方法、粒度组成分析方法在推导该公式时,斯托克斯曾作了一些假设:在推导该公式时,斯托克斯曾作了一些假设:假设颗粒为球型;假设颗粒为球型;颗粒在粘性和不可压缩液体中运动,十分缓慢
18、;颗粒在粘性和不可压缩液体中运动,十分缓慢;颗粒坚硬,且表面光滑;颗粒坚硬,且表面光滑;颗粒沉降以常速进行;颗粒沉降以常速进行;在运动着的颗粒与分散介质之间界面上,不发生滑动。在运动着的颗粒与分散介质之间界面上,不发生滑动。2 2、粒度组成分析方法、粒度组成分析方法浮浮力力摩摩擦擦力力重重力力若固体颗粒的粘滞阻力为:若固体颗粒的粘滞阻力为:当颗粒直径为当颗粒直径为 50 50100m100m时,具有足够的精度。时,具有足够的精度。筛析法和水力沉降法所求得的粒径并不是定值而是筛析法和水力沉降法所求得的粒径并不是定值而是一个平均值,即一个平均值,即思考:思考:(1 1)如此理想的假设条件,斯托克斯
19、公式是否具有实用价值?)如此理想的假设条件,斯托克斯公式是否具有实用价值?(2 2)筛析法和水力沉降法所得颗粒直径是否为准确值?)筛析法和水力沉降法所得颗粒直径是否为准确值?2 2、粒度组成分析方法、粒度组成分析方法*3*3、颗粒分析新技术、颗粒分析新技术 对于较致密的细粒岩石,还可以制成岩石薄片用显微镜观测对于较致密的细粒岩石,还可以制成岩石薄片用显微镜观测或图像分析仪器测定其粒度组成。近年来国内外研制和使用了或图像分析仪器测定其粒度组成。近年来国内外研制和使用了多种基于光学原理的颗粒直径测定方法和仪器。多种基于光学原理的颗粒直径测定方法和仪器。扫描电镜图像铸体薄片图像4 4、粒度组成粒度组
20、成的表示方法的表示方法(1 1)数字列表法)数字列表法筛孔直径筛孔直径(mm)(mm)0.420.2970.2970.210.210.1490.1490.0740.0740.050.050.010.01重量重量(%)2.684.466.5270.810.41.483.6累积重量累积重量 (%)10097.392.8286.315.485.083.6(2 2)作图法)作图法d.d.曲线尖峰越靠右,说明岩石颗粒越粗。曲线尖峰越靠右,说明岩石颗粒越粗。一般储油砂岩颗粒的大小均在一般储油砂岩颗粒的大小均在1 10.01mm0.01mm之间。之间。a.a.曲线表示了各种粒径的颗粒所占的百曲线表示了各种粒
21、径的颗粒所占的百分数,可用它来确定任一粒级在岩石中分数,可用它来确定任一粒级在岩石中的含量;的含量;b.b.曲线尖峰的位置表示含量最多的颗粒曲线尖峰的位置表示含量最多的颗粒直径的大小;直径的大小;c.c.曲线的尖峰越高颗粒分布越均匀,说曲线的尖峰越高颗粒分布越均匀,说明该岩石以某一粒径颗粒为主;明该岩石以某一粒径颗粒为主;4 4、粒度组成的表示方法、粒度组成的表示方法粒粒度度组组成成累累积积分分布布曲曲线线上上升升段段直直线线越越陡陡直直,说说明明岩岩石石越越均均匀匀。该该曲曲线线的的最最大大用用处处是是可可以以根根据据曲曲线线上上的的一一些些特特征征点点求求得得粒粒度度参参数数,进进而而从从
22、定定量量上上来来表表示示岩岩石石粒粒度度组组成的均匀性。成的均匀性。粒度组成累积分布曲线粒度组成累积分布曲线4 4、粒度组成的表示方法、粒度组成的表示方法(3)分选系数:分选系数:a2.4不均匀不均匀a=12.4均匀均匀5 5、粒度参数、粒度参数(1)粒度中值粒度中值(d50):在累积分布曲线上相应累积重量百分数为在累积分布曲线上相应累积重量百分数为50%的颗粒直径。的颗粒直径。指累积分布曲线上某两个重量百分数所代表的颗粒直径之指累积分布曲线上某两个重量百分数所代表的颗粒直径之比值。常用累积重量比值。常用累积重量60%60%的颗粒直径的颗粒直径d d6060与累积重量与累积重量10%10%的的
23、颗粒直径颗粒直径d d1010之比,即:之比,即:代表碎屑物质在沉积过程中的分选的好坏,即表示颗粒大代表碎屑物质在沉积过程中的分选的好坏,即表示颗粒大小集中的程度。小集中的程度。(2)(2)不均匀系数不均匀系数n n:欧美国家常以累积重量欧美国家常以累积重量25%、50%、75%三个特征点即:三个特征点即:S=11.5,分选好;分选好;S=2.54.5,分选中等;,分选中等;S4.5,分选差。,分选差。(4)标准偏差:由福克、沃德提出,用来划分岩石的分选性的标准偏差:由福克、沃德提出,用来划分岩石的分选性的等级。等级。5 5、粒度参数、粒度参数(5)偏度:)偏度:对称,对称,Skp=0粗偏度,
24、粗偏度,Skp0粗偏度,粗偏度,Skp0又称歪度,指粒度组成分布偏于粗颗粒或细颗粒。又称歪度,指粒度组成分布偏于粗颗粒或细颗粒。5 5、粒度参数、粒度参数(7)颗粒等效直径)颗粒等效直径(6 6)峰态)峰态量度粒度组成分布曲线陡峭程度,即量度分布曲线的两个尾部颗量度粒度组成分布曲线陡峭程度,即量度分布曲线的两个尾部颗粒直径的展幅与中央展幅的比值。粒直径的展幅与中央展幅的比值。假想土壤模型:等径球形颗粒所组成的模型。假想土壤模型:等径球形颗粒所组成的模型。5 5、粒度参数、粒度参数其中,其中,def:颗粒的等效直径;颗粒的等效直径;gi:第:第i组分砂子的重量百分数;组分砂子的重量百分数;di:
25、表征第:表征第i组分的颗粒平均直径。组分的颗粒平均直径。公式如下:公式如下:假想土壤模型的颗粒直径代替真实岩石的粒度组成后,假假想土壤模型的颗粒直径代替真实岩石的粒度组成后,假想土壤模型所产生的渗滤阻力与真实岩石所产生的阻力相同,想土壤模型所产生的渗滤阻力与真实岩石所产生的阻力相同,满足于这样条件的假想土壤模型的颗粒直径就称为满足于这样条件的假想土壤模型的颗粒直径就称为“颗粒等效颗粒等效直径直径”。5 5、粒度参数、粒度参数(7)颗粒等效直径)颗粒等效直径思考:碳酸盐岩为什么不考虑粒度问题?思考:碳酸盐岩为什么不考虑粒度问题?骨架颗粒、胶结物及孔隙充填物基本上都是相同物质,骨架颗粒、胶结物及孔
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