地层压力与地层温度

第五章地层压力和地层温度地层压力、地层温度，是开发油气田的能量，也是油气田开发中重要的基础参数，决定着：●油、气等流体的性质；●油气田开发的方式；●油气的最终采收率。地层压力分布、驱油动力、油层温度的变化：对合理开发油田具有十分重要的意义。第五章地层压力和地层温度第一节地层压力★第二节地层温度★第三节油气藏驱动类型第一节地层压力一、有关地层压力的概念二、原始油层压力研究三、目前油层压力四、油层折算压力五、异常地层压力研究第一节地层压力一、有关地层压力的概念★★gHPwHPH--静水压力，Pa；ρW--水的密度，kg/m3；H--静水柱高度，m；g--重力加速度，9.8m/s2。1、静水压力--指由静水柱造成的压力。★1帕=1牛顿/米2（10达因/厘米2）105Pa≈1atm2、上覆岩层压力★--指上覆岩石骨架和孔隙空间流体总重量所引起的压力gHPrrPr--上覆岩层压力，Pa；H--上覆岩层的垂直高度，m；ρr--上覆沉积物总平均密度，kg/m3；g--重力加速度，9.8m/s2；Φ--岩层平均孔隙度，小数；ρf--孔隙中流体平均密度，kg/m3；ρma--岩层骨架平均密度，kg/m3。gHmaf))1((4、地层压力--作用于岩层孔隙空间内流体上的压力。★又称孔隙流体压力，常用Pf表示。含油气区内，地层压力被称为油层压力或气层压力。5、压力系数--实测地层压力(pf)与同一地层深度静水压力(pH)的比值。★Hfppp6、压力梯度--每增加单位深度所增加的压力，单位Pa/m。如：上覆岩层压力梯度、静水压力梯度7、地层压力的来源地层压力由多种因素形成，但主要有2个来源：●地层孔隙空间内地层水重量产生的水柱压力--静水压力●上覆岩层重量产生的岩石压力--地静压力：★勘探和开发中，把油层中流体所承受的所有压力统称为油层压力。一般情况下，油层压力与地静压力关系不大※地层封闭条件下：地静压力由组成岩石的颗粒质点和岩石孔隙中的流体共同承担。※地层与地表连通时：地静压力仅由岩石颗粒质点承担，静水压力与地静压力无关。二、原始油层压力研究1、原始油层压力及其分布2、原始油层压力的确定方法3、原始油层压力等压图的编制与应用第一节地层压力1、原始油层压力及其分布原始油层压力--油层在未被打开之前所具有的压力。★通常将第一口探井或第一批探井测得的油层压力近似代表原始油层压力。次要来源：▲天然气压力--将增加油层的压力；▲地静压力--在地静压力作用下，岩石孔隙容积缩小，造成油层中原始压力的增加。原始油层压力来源：基本来源--静水压头原始油层压力分布示意图天然气原油水供水区油层在海拔+100m的地表出露，具供水区；另一侧，因岩性尖灭或断层封隔未露出地表，无泄水区。油藏的测压面：以供水露头海拔(+100m)为基准的水平面测压面◆1号井底原始地层压力(静水压力)＝5.88MPa油水界面原始地层压力＝1井原始地层压力＋1井底至油水界面水柱产生压力油气界面原始地层压力＝油水界面压力－300m油柱产生压力原始油层压力分布示意图天然气原油水油水界面测压面测压面＝7.84MPa＝5.34MPa原始油层压力分布示意图天然气原油水2井(4井)原始油层压力＝油水界面压力值－油水界面至井底油柱重量产生的压力＝6.17MPaρo=0.85×103kg/m32井液面海拔240.7m低于井口海拔(+350m)，原油不能自喷4井液面海拔240.7m高于井口海拔(+100m)，为自喷井7.84MPa原始油层压力分布示意图天然气原油水3号井原始压力值：该井钻开油气藏的气顶部分，因天然气密度受温度和压力影响，该井原始压力值不能直接由油气界面上的压力导出，可由近似公式求出：求出3号井的原始油层压力5.3MPa)10293.1(max4HdfgePPPmax--气井井口最大关井压力；dg--天然气对空气的相对密度(0.8)H--井深或气柱高度；e--自然对数的底。原始油层压力在背斜构造油藏上的分布特点：★A、原始油层压力随油层埋藏深度的增加而加大；B、流体性质对原始油层压力分布有着极为重要的影响：井底海拔高度相同的各井：井内流体性质相同→原始油层压力相等；井内流体性质不同→流体密度大，原始油层压力小流体密度小，原始油层压力大C、气柱高度变化对气井压力影响很小。当油藏平缓、含气面积不大时，油-气或气-水界面上的原始油层压力可以代表气顶内各处的压力。2、原始油层压力的确定方法常用方法主要有4种：⑴实测法▲⑵压力梯度法▲⑶计算法▲⑷试井分析法⑵压力梯度法--具有统一水动力系统的油气藏，其压力梯度值为常数--即地层压力与油气层埋深呈直线关系。因此，实测不同海拔的原始地层压力→作出压力随海拔高度变化的关系曲线(直线)→对新钻井，只要准确测得深度，可根据关系曲线查得该井的原始地层压力。⑴实测法--油井完井后关井，待井口压力表上压力稳定后，把压力计下入井内油气层中部所测得的压力→油气层的原始地层压力。---关井测压压力与深度关系曲线（据B·A·特哈斯托维，1975）俄罗斯地台某油田上泥盆统油藏原始地层压力与平均埋藏深度关系曲线。⑶计算法--对于新勘探或新开发油气藏如果钻井的海拔高度和深度已知，且测定了原油、地层水或天然气密度：●应用静水压力公式计算原始地层压力；●对于高压气井(超高压气井)，不能直接下入井底压力计测量，可利用气井井口最大关井压力求得原始气层压力。)10293.1(max4HdfgePPPmax--气井井口最大关井压力dg--天然气对空气的相对密度(0.8)H--井深或气柱高度3、原始油层压力等压图的编制与应用绘制方法与构造图相同--在目的层构造图上进行：根据各井原始油层压力，选择压力间隔值，在相邻两井间进行线性内插、圆滑曲线等。⑴原始油层压力等压图的编制原始油层压力分布主要受构造因素影响→▲油层厚度均匀，压力等值线与构造等高线基本平行；▲若两类等值线形态差异较大，必须检查原因--地层厚度不均，或因测量、计算导致数据不准等。⑵原始油层压力等压图的应用--主要有4个方面①通过等压图预测新井的原始油层压力--便于在探井设计中确定新钻井的套管程序与钻井液密度。②计算油藏的平均原始油层压力(常用面积权衡法求取)--平均值越大，天然能量越大，越有利于油藏开采。③判断水动力系统--对制定开发方案、分析开发动态十分重要。水动力系统--在油气层内流体具有连续性流动的范围。◆同一水动力系统内，原始地层压力等值线分布连续；◆不同水动力系统，原始地层压力等值线分布不连续：--因断层或岩性尖灭等因素被分割。某油田原始油层压力等压图150140130120110120140-1200-1100-900140-700130120-700-900-1100-900构造等高线等压线断层井点▲原始油层压力与饱和压力的差值越大，→油层的弹性能量就越大，→排出的流体量也就越多。④计算油层的弹性能量▲油层的弹性能量--指油层弹性膨胀时能排出的流体量。若油藏无边水或底水，又无原生气顶但原始油层压力远超过饱和压力开采时，驱油动力为弹性膨胀力2、原始油层压力的确定方法第一节地层压力一、有关地层压力的概念二、原始油层压力研究三、目前油层压力四、油层折算压力五、异常地层压力研究1、目前油层压力及其分布⑴单井生产时油层静止压力的分布⑵多井生产时油层静止压力的分布2、油层静止压力等压图的编制三、目前油层压力第一节地层压力目前油层压力--指油藏投入开发后某一时期的地层压力。又分为油层静止压力和井底流动压力。★◆井底流动压力--油井生产时测得的井底压力(井底流压)，用符号Pb表示。◆油层静止压力--油田投入生产后关闭油井，待压力恢复到稳定状态以后测得的井底压力，常用PS表示。1、目前油层压力及其分布油井生产时，油层静止压力PS＞井底流压Pb平面径向流渗流场示意图假定：油层均质、各向同性，只有1口井；油井生产时，流体从供给边缘流向井底的渗流过程中：▲流线呈径向分布；▲压力分布呈规则同心圆状。⑴单井生产时油层静止压力的分布1、目前油层压力及其分布从供给边界到井底，地层中的压力降落过程按对数关系分布。空间形态上形似漏斗，习惯上称“压降漏斗”。压降漏斗示意图油层静止压力PS研究点与井筒轴距离油井供给半径r处地层压力井底流动压力rRKhQPPSfln2Pf--距井轴r处地层压力，PaPS—油层静止压力，PaR--油井供给半径，mr--研究点与井筒轴距离，mQ--地层条件下产量，m3/sμ--地层原油粘度，Pa·sK--油层渗透率，μm2h--油层有效厚度，m多口井同时生产时产生相互干扰。此时，任意一点的压力是油层上各井(产油井、注水井)在该处所引起压力的叠加。⑵多井生产时油层静止压力的分布3口井同时生产油层压力分布示意图油藏中任一点A压力降落△PA＝△P1+△P2+△P3A总的压降漏斗2、油层静止压力等压图的编制—一般了解★油层静止压力的获取：▲在油井中→定期测压力恢复曲线；▲在水井中→定期测压力降落曲线；▲将不同时期压力值换算为同一作图时期压力值(换算时多采用油藏平均压力递减曲线法);▲相邻两井之间某点油层静止压力—一般采用线性内插法求取。我国某油藏某一时期油层静止压力等压图与该油藏原始油层压力等压图比较，油层压力分布发生较大变化；油层静止压力等压图与构造等高线相交。构造等高线等压线断层8010090801108070605050150140130120110120140-1200-1100-900140-700130120-700-900-1100-900构造等高线等压线断层井点第一节地层压力一、有关地层压力的概念二、原始油层压力研究三、目前油层压力四、油层折算压力五、异常地层压力研究油层折算压力的概念折算压力等压图的编制1、油层折算压力的概念⑴折算压头--指井内静液面距某一折算基准面的垂直高度。折算基准面可以是海平面、原始油水(或油气)界面等。★--折算压头/m；h--静液柱高度/m；H--井口海拔高度/mL--井口至油层顶面(或中部)的垂直距离，ml假设：折算基准面为海平面，折算压头为：)(HLhLhll折算压头换算示意图0L′⑵折算压力：指测点相对于某一基准面的压力，数值上等于由测压面到折算基准面的水柱高度所产生的压力---指折算压头产生的压力，可用静水压力公式导出。折算压头换算示意图0L′◆静液面在折算基准面以上时，折算压头取＋◆静液面在折算基准面以下时，折算压头取－两口井，钻遇油层顶部海拔-380m、-470m。经过一段时间开采后，关井测得1井的油层静止压力＝2.82㎫，2井油层静止压力＝3.25㎫。求：两口井此时的折算压头。原油密度＝0.8×103㎏/㎥。H1=360H2=4101井折算压头＝360-380＝－20米2井折算压头＝410-470＝－60米首先求静液柱高度：H1、H2gHpoHPH--静止压力，Pa；ρo--油的密度，kg/m3；H--静液柱高度，m。-380m-470m基准面油藏中流体流动方向：从南、北两翼向轴部及东、西两端油藏折算压力等压图高压区低压区低压区高压区2、折算压力等压图的编制---编图方法与油层静止压力等压图相同。A）更直观、准确地反映油藏的开采动态及地下流体的流动状况--由折算压力高处向折算压力低处流动；★油层折算压力等压图的作用：B）判断水动力系统--静水条件下，若油藏各井原始油层压力的折算压头或折算压力相等，则该油藏为一个统一的水动力系统；反之，则为多个水动力系统。C）利用压头或压力分布与变化特征，可拟定油藏分区的配产、配注方案等等。第一节地层压力一、有关地层压力的概念二、原始油层压力研究三、目前油层压力四、油层折算压力五、异常地层压力研究(一)异常地层压力的概念异常地层压力--偏离静水柱压力的地层孔隙流体压力。或称为压力异常。★★表示方法：常用压力系数或压力梯度来表示。五、异常地层压力研究研究和预测压力异常的意义：对认识油层能量特征，评价油气藏形成条件，指导安全生产、保护油气层等极为重要(钻遇压力异常低时易产生井漏；钻遇压力异常