[拼音]:youcang wuli
[外文]:petroleum reservoir physics
研究油藏岩石和流体的物理、化学特性以及两者之间的物理、化学作用,及其对油气储集与渗流能力的影响;是科学开发油气藏的物理和化学基础。
岩石的物理性质开发油田要研究岩石的电学、声学、核物理学、力学、热学等物理特性。前三种性质,主要用以区分地层的岩石性质和鉴别油、气、水层(见石油开发地质);后两种性质同钻井和采油工程关系密切。从油藏工程角度来看,则应着重研究储层岩石内的储油空间特性、可渗性、非均质性和弹性及其对渗流力学的影响。
储油层必须具有储油空间和使流体可以通过的能力。储层岩石中孔隙体积占总体积的百分比,称为油藏的孔隙率。在孔隙体积中油、气、水所占的体积百分比,称为饱和度(如含油饱和度、含水饱和度等)。石油储层中总存在一部分原生的水,称为束缚水或共存水。它在开采过程中实际上并不流动。储层岩石允许流体通过能力的量度,称为渗透率。这些都是储层岩石最基本的宏观参数,为开发油、气田所必需。受地质条件的影响,这些参数不仅随油层的部位而异(非均质性),而且随油田开采的进展而发生变化。这些参数主要是在实验室内用专门的仪器测试岩心取得的,并用测井和试井等间接方法进行校核。
研究储集层孔隙内表面的岩矿化学性质和孔隙结构微观特性,诸如粒度、孔隙大小分布、胶结物、粘土矿物的类型、分布形态、水敏特性和溶解特性等对注水开发方法和效果,完井、修井和增产措施,以及对使用化学剂驱油提高采收率的方法都有重大影响(见彩图)。扫描电子显微镜是这方面有效的研究工具。建立孔隙结构的随机统计模型,研究各种微观渗滤过程,是进一步发展储层渗流力学及有关学科的物理基础。
油、气藏的压力和温度两者是埋藏深度的函数。油藏温度受地球温度场的影响。地壳各处的地温梯度不同,大体上深度每增加33m,地温增加1℃;油、气藏上覆岩层的压力和地壳构造应力都作用在储层岩石骨架上,储层内流体的原始压力和埋藏深度的水柱压力大体相当。1000m深的油藏压力约为107Pa,相当于100atm,油藏还受到上覆岩层和区域地应力的作用,有些油藏的压力和温度异常;须在油藏所处的温度压力下测定岩石物理化学性质。
油藏中流体物理化学性质油藏中蕴藏着石油、天然气和水。石油和天然气是以烃类为主的复杂化合物(含有少量的非烃组分)。近年来改进了各种色谱仪和质谱仪等仪器的分析方法,提高了石油化学分析的深度和精度。检测石油中的标志化合物,可以追溯石油成因和迁移途径,发现成为环境污染源的石油。分析石油的化学组成可以计算油、气的相态转化和确定原油处理和加工途径。对于油田水,也要分析其地球化学特性,水的矿化度和离子含量,鉴别水型和与注入水的配伍性。
油藏中流体的高压物性在油藏-油井-地面集输设施整个体系中,储层流体的相体积 (V)处于不同的压力(p)和温度(T)条件下,研究储层流体(特别是油、气)的压力-体积-温度(p-V-T)关系(也称高压物性),可以了解:
(1)地下石油和水中天然气的溶解和分离情况;
(2)地 体的体积弹性压缩和膨胀程度;
(3)地下烃类粘度的增减等流体动力学性质;
(4)石油的泡点压力,如油藏压力低于泡点压力,将导致溶解气从油中释出;
(5)相态转化情况等。这些对于储量计算、油藏工程分析都十分重要。由于储层流体的组成复杂,高压下的流体物理性质须用专门的实验仪器测定。
油藏中油、气、水与岩石的相互作用油藏是一个岩矿化学组成复杂,孔隙空间呈随机分散的多相(油、气、水)多组分体系。天然或人工水或气驱油过程,以及将压力降到泡点以下用溶解气驱油时,储层中会发生多相渗流。因此需要研究:
(1)储层孔隙内表面与流体之间的吸附和润湿等界面现象;
(2)孔隙体系中形成的毛细管压力-饱和度关系动态情况;
(3)孔隙结构、流体性质、毛细管压力等对各相流体渗透率的影响规律;
(4)多相驱替过程中残油的成因、分布形态及控制因素;
(5)回收残油的可能途径。
多相渗流涉及表面化学、渗流力学等学科,是阐释油藏的驱油机理及探讨提高石油采收率的基础。
参考书目
A.E.Scheidegger著,王鸿勋、张朝琛等译:《多孔介质中的渗流物理》,第一版,石油工业出版社,北京,1982。(A.E.Scheidegger,The Physics of Flow Through Po- rous Media,3rd ed.,University of Toronto Press,Toronto Canada,1974.)
F.A.L.Dullien,Porous Media Fluid Transport and Pore Structure,1st ed.,Academic Press,New York,1979.
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