第八章油藏流体与地层温压系统.docx

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1、第八章油藏流体与地层温压系统油藏流体的性质和分布以及油藏的压力、温度系统，是油藏评价、储量计算、开发研究的重点，只有准确掌握流体的性质、油气水分布及油藏的压力、温度系统，才能对油藏进行进一步的研究。第一节油藏流体性质及分布研究油藏流体（油、气、水）的性质、分布规律，是为了揭示油藏内流体性质的基本特征，了解其分布规律和控制因素，探讨流体性质非均质性及对油井产能的影响，为油藏评价、储量计算等提供必要的参数，最终为油田选择合理开采工艺、改善开发效果提供依据。一、研究内容与方法油藏流体的研究内容归纳起来有以下几方面：流体性质参数包括原油的密度、粘度、含蜡量、胶质沥青质含量、凝固点和初馈点等；天然气的密

2、度，甲烷、丙烷、丁烷、戊烷和非燃气体含量等；地层水的总矿化度，K+M/+、Ca2+.Mg、CL、CO：、HCOy.含量和水型和PH等。根据各井试油、试采的产能、油层中部压力、地层温度和油、气、水分析化验等资料，按合适的地层单位，结合断层对流体性质的影响程度，分层、分区块逐项进行统计分析，将这些资料总结出油藏内不同油层和不同断块的流体性质特点，并对流体性质进行分类。这样,对油藏的流体性质便有了整体认识。由于储层物性的差异以及成藏过程和成藏后的次生变化以及开采时油气相态变化的影响，流体性质的非均质性一般较强，在同一油组或小层内，原油性质往往出现较大的变化，且变化范围大，在碳酸盐岩储层的油气藏中尤其

3、如此，特别是对一些早期充注了油、后期受到天然气充注改造的油气藏，流体性质非均质性很强，往往是储层物性好的地方，天然气充注强烈，油受气侵的改造程度高，最后形成气侵型凝析气藏，与此同时，伴随有高蜡的相对富集和沥青质的沉淀。储层物性差的地方，天然气的气侵程度低，原来所聚集的油受天然气的气侵改造影响小，仍然保持为原来的油藏。次生作用对油气的改造也非常重要，油气成藏之后，由于保存条件差，致使油气的轻质部分遭受散失，严重者使聚集的油气遭受强烈生物降解破坏，形成富含胶质沥青质的重油。地层水总矿化度也具有变化复杂的特点。因此，描述流体性质非均质性对油田生产很有意义。根据资料的丰富程度，可按不同规模分层分断块计

4、算流体参数的平均值、变异系数、突进系数和级差。应用上述非均质参数编制平面等值图，即可评价各项参数的平面非均质性。利用流体性质非均质参数可以对比分析纵向上的非均质特征。原油性质参数之间相关程度的强与弱，反映了原油组分间的联系。主要研究原油的密度与粘度、含蜡量、含胶量和含硫量之间的关系，可进行回归分析求出相关系数。地层水主要是总矿化度与其阳离子之间的关系，以揭示地层水总矿化度与各组分之间的相关性。通过分层编制流体性质各项参数（包括原油密度、粘度、含蜡量、含胶量、凝固点、地层水总矿化度等）的平面等值线图或立体图，可以展示流体性质分布的趋势。利用已经统计好的流体性质数据表，可以分析流体性质参数在纵向上

5、的变化特点。影响流体性质变化的地质因素是多方面的，主要包括油源区生油条件、断裂活动性、油气运聚成藏过程和次生变化等。生油区油气生成条件包括生油岩热演化程度，有机质丰度，干酪根类型和生燃、排烧期等因素。这些因素的配合关系是决定原油性质的内在因素。例如，大港油田孔二段油源岩有机质丰度高，干酪根以腐泥型为主，含有腐植型，但炫类主要由生化阶段的干酪根热解而成,在未成熟或低成熟阶段即开始生烧、排烧，形成低成熟油，因而原油性质以密度大、粘度高、含蜡量和含胶量高为特征，故原油性质较差。断裂构造对流体性质的影响表现为：规模较大的断层控制流体性质的分布，规模较小的断层使流体性质复杂化，增强非均质性。开启性断层常

6、使原生油藏遭受破坏，是流体再分配的通道，在这类断层附近原油性质变差，缺乏天然气和轻质油，地层水矿化度低，水型复杂。封闭性断层常形成自闭，使流体得以保存，原油性质较好，地层水矿化度较高。油气运聚成藏过程对流体性质的影响包括流体运移距离和油气运聚时间和运聚期次的影响。一般来说，流体运移的距离越长，重新分配的次数越多，流体经历的变化越多，引起原油的轻质组分散失越多，油质变差，地层水总矿化度降低，水型趋于复杂。次生变化是指构造运动、运移作用及保存条件的变化。当流体埋深变浅时，会造成地层温度及压力降低，从而引起油质的下降。油层内部的水洗、生物降解和氧化作用等也可使原油的性质变差。已经聚集起来的油藏由于后

7、期的埋藏深度加大，地层温度升高，会导致原油的裂解，最终形成天然气（油裂解气）。二、研究流体性质的意义通过流体性质的研究，可了解油藏内流体性质基本特征、分布规律和非均质特点。在分层、分区块对流体性质各项参数进行综合评价的基础上，可以指出有利开采的区段，为选择合理开发措施提供依据。油井的产能受多方面的影响，就流体性质而言，原油的粘度对产能影响最为明显。原油的粘度越大、密度越大，原油越不易流动，则产能往往较低。例如，从枣园油田枣北孔一段原油性质与产能的关系中发现，日产量约30t以上的油井，其原油粘度在50OC时一般低于400mP4s,80DC时一般低于100“zRzs而在50C时原油粘度大于400z

8、Ps的断块中，油井的产量较低。应当指出，原油性质的好坏虽是影响油井产能的重要因素，但决定油井能否富产的必要条件是原油性质、储层物性、含油饱和度和有效厚度的配合关系。一般原油性质好、储层孔渗高、含油饱和度与有效厚度大，则油井产能高。综合应用这些参数，对油藏进行评价，可以较准确地判断油气高产区的分布，对油田开发和稳产、增产有指导意义。地层水的性质对油气的聚集和保存具有十分密切的关系。地层水总矿化度和水型反映了地下水动力条件。水动力条件的强弱是决定油气能否在构造圈闭内聚集成油气藏的一个重要条件。当水动力较强时，油气会被挤走，油气藏可能遭到破坏。只有当水动力较弱时，才能使油气聚集形成油气藏。地层水总矿

9、化度越高，水型越单一，反映的水动力条件越弱，对油气的聚集和保存越有利。第二节油层压力和温度油气藏的压力和温度不仅影响油气的性质，还与油气田的开发方式、开采技术、经济成本及最终采收率有关。因此，在油气勘探和开发过程中，都要十分重视对油藏压力与原始驱动能量的研究。一、油层压力油气层压力研究的重点是油气藏原始地层压力的分布特征，以及投入开发后目前地层压力的变化，这对油气田的合理开发和提高采收率具有重要意义。（一）有关地层压力的概念1.上覆岩层压力上覆岩层压力是指上覆岩石骨架和孔隙空间流体的总重量所引起的压力。随上覆岩层骨架的增厚而加大，也与岩层及其孔隙空间流体的密度大小有关。如果将岩层骨架的重量和岩

10、层孔隙间流体的重量分别加以考虑，上覆岩层压力可表示为：Pr=-Pf0-0)g(81)式中Pr上覆岩层压力，Pa；H上覆岩层的垂直高度，m；Pf一一岩层孔隙中流体的平均密度，kg/m3；pm一一岩层骨架的平均密度，kgm一一岩层平均孔隙度，小数g重力加速度，I。2.静水压力静水压力是指由静水柱造成的压力。静水压力的大小与液柱的形状和大小无关。静水压力的计算公式可为：Ph=hPwg82)式中，一静水压力，PaPW一水的密度，Kgltn3h静水柱高度，加。压力梯度是指每增加单位高度所增加的压力值，单位用MPa/m表示。地层压力是指作用于岩层孔隙空间内流体上的压力，所以又可称为孔隙流体压力，常用Pf表

11、示。在含油、气区域内的地层压力又叫油层压力或气层压力。由地层压力的定义可知，孔隙流体压力全部由流体本身所承担，这也意味着受到高压的地层流体具有潜在能量。在油气层未被钻开之前，油气层内各处的压力保持相对平衡状态，一旦油气层被钻开并投入开采，原油、气层内压力的相对平衡状态就要被打破。当在油、气层的压力大于井筒的液柱压力时，油气层内的流体就会喷出地面。(二)原始油层压力原始油层压力是指油气层尚未钻开时(原始状态下)所具有的压力。通常可以用第一口井或第一批井的实测压力来表示。在正常的地质条件下，具有统一水动力系统的油气藏，其地层压力分布规律遵守连通器的原理，即可以用前面介绍的计算静水压力的基本关系式来

12、进行计算。经研究发现，原始油层压力在背斜油藏上的分布具有如下特点：(1)原始油层压力随油层埋藏深度的增加而加大。(2)流体性质对原始油层压力的分布有着极为重要的影响。井底海拔高度相同的各井,如果井内流体性质相同，则原始油层压力相等。如果井内流体性质各异，则流体密度大的其原始油层压力小，反之，流体密度小的其原始油层压力大。(3)气柱高度变化对气井压力影响很小，因此，当气藏平缓，含气面积不大时，油一气或气一水界面上的原始气层压力可代表气藏(或气顶)内各处的压力。原始油层压力在油藏构造上的分布情况可用原始油层压力的等压图来描述。原始油层压力等压图绘制的方法与构造图相似。在目的层的构造等高线图上，将各

13、井的实测原始油层压力值分别标在井位旁，然后进行井点之间插值并绘制等压力曲线。在油气藏勘探和开发过程中，原始油层压力等压图有着广泛的用途。(1)预测新井的原始油层压力在探井设计中，为了确定新钻井的套管程序与洗井液密度，必须事先获得该井钻探目的层的原始油层压力值。只要确定出新钻井的位置，便可从原始油层压力等压图上查出该井的原始油层压力的预测值。（2）计算油藏的平均原始油层压力油藏原始油层压力的平均值是油藏天然能量大小的尺度。原始油层压力平均值越大，油藏储存的天然能量也就越大，越有利于油藏的开采。利用油藏原始油层压力等压图，采用面积权衡法便可求出平均原始油层压力。（3）判断水动力系统所谓水动力系统是

14、指油、气层内流体具有连续性流动的范围。在同一水动力系统内，流体压力可以互相传递，压力等值线的分布是连续的。如果油层因断层或岩性尖灭等地层因素被分割成几个互相独立的水动力系统，则原始地层压力等值线分布的连续性受到破坏。（4）计算油层的弹性能量油层的弹性能量是指油层弹性膨胀时能排出的流体量。一个既无边水或底水，又无原生气顶，且原始油层压力远远超过饱和压力的油藏，当其进行开采时，驱油动力是油层的弹性膨胀力，如果原始油层压力与饱和压力的差值越大，则油层的弹性能量也就越大，排出的流体量越多。若要了解油藏弹性能量的大小，只需将该油藏的原始油层压力等压图与饱和压力等压图相重叠，即可求出油藏不同部位的弹性压差

15、，进而计算出相应的弹性能量。除此之外，还可利用原始油层压力资料预测油藏的油一水或油一气边界。（三）目前油层压力目前油层压力是指油藏投入开发后某一时期的地层压力。根据每一时期油层内部的压力分布及其变化，可以对油田地下的许多重大问题作出判断。油层静止压力：在油田投入生产以后，关闭油井，待压力恢更到稳定状态时测得的井底压力就称为该油井的油层静止压力。这一压力在油层的各个地方不一样，在同一地方不同时间也是不一样的，所以有人又称之为动地层压力，常用符号PS表示。油层静止压力应每隔一段时间，定期地进行测量。井底流动压力（简称井底流压）：油井生产时测得的井底压力称为井底流压。它代表井口剩余压力与井筒内液柱重

16、量对井底产生的回压，常用符号表示。油井生产时，井底流压小于油层静止压力区，油层中的流体正是在这个压差的作用下流入到井筒中的。（1）单井生产时油层静止压力的分布假定油层是均质的，当仅有一口油井生产时，油层中的流体便从油井的供给边缘径向渗流入井底，在渗流过程中，流线呈径向分布，压力分布呈现则的同心圆形状。根据流体渗流理论，从供给边界到井底，地层中的压力降落过程是按对数关系分布的，从空间形态看，它形似漏斗，所以习惯上称之为“压降漏斗”。平面径向流压力主要消耗在井底附近，这是因为越靠近井底，渗流面积越小，而渗流阻力越大。（2）多井生产时油层静止压力的分布由于油田上总是有大批的井在同时生产，所以当这些井同时工作时就会产生干扰。一旦发生干扰，原有的渗流场就会发