油藏工程第四章油气藏压力与温度N

《油藏工程原理》讲义1十五863子课题验收汇报第四章压力和温度是油气藏的两个热力学条件，它们不仅决定流体的相态，还对流体的流动性能产生重要的影响。压力系统是决定油气生产优化程度的重要影响因素。温度系统又是决定各种驱替剂驱替效果的重要条件。《油藏工程原理》讲义2十五863子课题验收汇报•引发工程事故的主要原因第一节油气藏压力•油藏驱动能量的重要指标《油藏工程原理》讲义3十五863子课题验收汇报第一节油气藏压力又称孔隙流体压力，是指地层孔隙内流体所承受的压力。如果该流体为油或气，就称油层或气层压力。油气层在未开发前，各处的地层压力相对平衡，投入生产后，平衡状态遭到破坏。几个压力概念：地层压力：《油藏工程原理》讲义4十五863子课题验收汇报第一节油气藏压力原始地层压力Pi：油气生产过程中测量的压力油气藏投入开发之前测量的压力地层压力P：PiP《油藏工程原理》讲义5十五863子课题验收汇报第一节油气藏压力井底流压Pwf：油气静止即关井过程中测量的井底压力油气流动即生产过程中测量的井底压力井底静压Pws：《油藏工程原理》讲义6十五863子课题验收汇报第一节油气藏压力井口套压Pc：井口油管处测量的压力井口套管处测量的压力井口油压Pt：《油藏工程原理》讲义7十五863子课题验收汇报第一节油气藏压力油压套压《油藏工程原理》讲义8十五863子课题验收汇报第一节油气藏压力表压Pgau：流体本身具有的实际压力压力仪表直接测量的压力数值绝对压力Pabs：gauairabsPPP＋＝油藏工程中的压力与流体力学中的压强和固体力学中的应力是相同的概念。《油藏工程原理》讲义9十五863子课题验收汇报一、流体压力在某一地层深度处，由岩石孔隙中流体的重量所产生的压力gDPPwairwwgmkmMPawgDp32—/cm—/s——注意单位《油藏工程原理》讲义10十五863子课题验收汇报一、流体压力PDPairPw流体压力与深度之间的关系方程，简称P–D方程，其在直角坐标系中的关系曲线，称为P–D曲线。《油藏工程原理》讲义11十五863子课题验收汇报因此，流体压力也可以写成：压力梯度Gw：单位深度的压力变化值gDPGDGPPwairwPDPairPw一、流体压力《油藏工程原理》讲义12十五863子课题验收汇报gDPPsairsgDPGsss二、骨架应力在某一地层深度处，由岩石固体骨架物质的重量所产生的压力，称为骨架应力Ps，也称颗粒压力，或固相压力，或基质压力，计算公式为：其压力梯度为Gs：压力梯度形式的骨架应力为：DGPPsairs3s2.65g/cms25.94/GMPakm《油藏工程原理》讲义13十五863子课题验收汇报三、上覆压力在某一地层深度处，由上覆岩石的固体骨架和孔隙中流体的总重量所产生的压力，称为上覆(地层)压力Pob，计算公式为：压力梯度形式的上覆压力为：gDPPrairob为固体骨架和地层水的混合密度，表示为：rswr)1(DGPPobairobgDPGrobob其压力梯度为Gob：330.21.0/2.32/22.74/wrobgcmgcmGMPakm《油藏工程原理》讲义14十五863子课题验收汇报四、应力关系方程从前面的分析可以看出：在同一地层深度处，存在Pob、Pw和Ps三个压力，它们满足下述关系方程：PDPairPobPwPsobsw(1)PPP从上式可知：在上覆压力一定时，若减小地层流体的压力，则地层岩石的骨架应力就会增大。图中压力关系仅反映地层孔隙与地面连通即正常地层压力的情形。《油藏工程原理》讲义15十五863子课题验收汇报wsob)1(PPPgDPPPssairob当时，地层岩石就变成了普通固体物质，即变成：0gDPPPwwairob当时，地层岩石就变成了普通流体物质，即变成：1四、应力关系方程《油藏工程原理》讲义16十五863子课题验收汇报过去人们把静力平衡错误地当成了应力平衡，因此得出下面错误的压深方程及其关系曲线。wsobPPPPDPairPobPwPs四、应力关系方程《油藏工程原理》讲义17十五863子课题验收汇报五、压力系数地层岩石孔隙中流体的实测压力，矿场上称之为地层压力Pf，实测地层压力与静水压力之间的关系满足下式：cPPwf地层超压当时，表明实测地层压力与静水压力相等，也表明地层岩石的孔隙与地面连通；0c当时，表明实测地层压力偏离了静水压力，也表明地层岩石的孔隙与地面不连通。0c由于孔隙连通性和地层流体矿化度以及温度的变化等因素，实测地层压力一般都不同程度地偏离静水压力。《油藏工程原理》讲义18十五863子课题验收汇报20低压地层=20~40中等压力地层=40~60高压地层60超高压地层地层压力状态分类(MPa)压力系数α定义为实测地层压力与相同深度处的静水压力的比值，它衡量地层压力偏离静水压力的程度，计算公式为：异常低压正常8.02.1~8.0异常高压2.1wfPP五、压力系数《油藏工程原理》讲义19十五863子课题验收汇报异常高压地层，能量充足，但容易突发工程事故：异常低压地层，能量欠充足，钻井易漏失泥浆，但注水容易。地层压力是否异常，与压力的绝对大小无关，而与压力的相对大小有关(与静水压力相比)。较低的地层压力可能为异常高压，而较高的地层压力也可能为异常低压。PDPair1.2Pw0.8五、压力系数《油藏工程原理》讲义20十五863子课题验收汇报wpc地层超压系数定义为地层静水压力的超压百分数，计算公式为：显然，。当时，表明地层超压了20%。当时，表明地层欠压了20%。2.012.0世界上绝大多数地层都属正常压力状态，只有少数的地层出现异常现象。而异常高压又比异常低压更为常见。五、压力系数《油藏工程原理》讲义21十五863子课题验收汇报浅表地层的压力异常，多数是因为地层露头高程差所致(如下图)，而深部地层的压力异常主要是由于地层岩石孔隙与地面失去了连通关系的原因所致，即地层封闭的地层才可能产生压力异常。HD深层地层产生异常高压的原因，大多数都与油气聚集有关。五、压力系数《油藏工程原理》讲义22十五863子课题验收汇报五、压力系数D深层正常压力地层深层异常高压力地层封闭地层异常高压封闭地层异常低压《油藏工程原理》讲义23十五863子课题验收汇报反映油井自喷能力的大小DGPPp0iP0余压DgGop六、油气藏压力油藏压力测点分布油藏压深关系曲线PD0P《油藏工程原理》讲义24十五863子课题验收汇报•1判断流体类型气油水333p/5.0/0.1~5.0/0.1cmgcmgcmggG•2计算原始地层压力油藏压力方程的作用《油藏工程原理》讲义25十五863子课题验收汇报•3判断压力系统PDDP油藏压力方程的作用《油藏工程原理》讲义26十五863子课题验收汇报•4判断出油层位PDiP油藏压力方程的作用《油藏工程原理》讲义27十五863子课题验收汇报•5确定流体界面gPPD)(oww0o0cDGPPPoo0opDDGPPPww0wpopww0o0cGGPPD油藏压力方程的作用《油藏工程原理》讲义28十五863子课题验收汇报cPdPsPwS101WOC2WOCFWLow+ow油藏压力方程的作用《油藏工程原理》讲义29十五863子课题验收汇报wocPPPgDPPDGPDGPP)()(wo0w0opw0wpo0occPwPoPPD1WOC2WOCFWLow+ow油藏压力方程的作用《油藏工程原理》讲义30十五863子课题验收汇报gPPDP)(,0oww0o0FWLcgPPPDPP)(,owctw0o01WOCctcgPPPDPP)(,owcdw0o02WOCcdc油水过渡带高度为：gPPh)(owcdct任意油水界面高度：gPPP)(Dowcw0o0WOC油藏压力方程的作用《油藏工程原理》讲义31十五863子课题验收汇报油水界面倾斜原因分析cPdPcPdPcPdPcPdP《油藏工程原理》讲义32十五863子课题验收汇报ghPPwwAwCghPPPooAoBwBwAoAPPwBoBPPghPPP)(owwBwCtan)(woowgkLghkLPkVA、B两点:C点压力:B点压力:C、B点压差:CVABhoilhL以前人们对油水界面倾斜原因的分析《油藏工程原理》讲义33十五863子课题验收汇报tanwogkV2.0,cm/g4.0,D5.03wokd/m002.0V维持该速度:1km2地面露头日注水量2000m3类似“天池”的水源，或年720mm以上的稳定降雨量存在泉水形式的出口。《油藏工程原理》讲义34十五863子课题验收汇报1.多井方法DPDGPPP0i七、压力方程的确定《油藏工程原理》讲义35十五863子课题验收汇报2.静压梯度法静止状态下，对井筒的压力进行逐点测试。在未开发前的第一口油井中使用。DP(假设井筒中没有积水)七、压力方程的确定《油藏工程原理》讲义36十五863子课题验收汇报3.流体密度法PDDGPPpoo0oDGPPpww0w斜率poG井底深度oD处压力Pwi为原始地层压力Poio0P七、压力方程的确定《油藏工程原理》讲义37十五863子课题验收汇报深度与海拔将深度换算成海拔高度：HHD0HGPPP0'i补心高补心面地面海平面HDH0七、压力方程的确定《油藏工程原理》讲义38十五863子课题验收汇报DTDGTTT0i第二节油气藏温度油井静止状态下测到的井筒温度。一、静温《油藏工程原理》讲义39十五863子课题验收汇报DTDT变温带恒温带恒温带不同季节《油藏工程原理》讲义40十五863子课题验收汇报矿场实测静温资料演示下面是某气田一口气井投产前实测静温数据海拔温度HT(m)(oC)1518.1617.61218.1630.003-481.8439.284-981.8449.395-1181.8452.896-1481.8457.007-1981.8465.508-2281.8472.67点序备注《油藏工程原理》讲义41十五863子课题验收汇报矿场实测静温资料演示(续)-3000-2000-100001000020406080100Elevation(m)T(oC)《油藏工程原理》讲义42十五863子课题验收汇报DTDGTTT0iDGTTTff0f油井流动状态下测到的井筒温度。二、流温通过流温梯度曲线及其方程，可以确定井筒中的析蜡深度。《油藏工程原理》讲义43十五863子课题验收汇报DTfTiT矿场上一般用流温梯度曲线与静温梯度曲线的对比分析，判断产油层位和吸水层位。对于采油井来说，地层流出的液体在井筒来不及充分散热即被采出地面，因此，流温一般比静温高。但是，在出油层位以下的井段，流温梯度曲线与静温梯度曲线是重合的。因此，流温梯度曲线开始偏离静温梯度曲线的深度，即为出油层位。通过更为复杂的微温差生产测井曲线，还可以计算出每个小层的产油量。《油藏工程原理》讲义44十五863子课题验收汇报DTfTiT对于注水井，则恰好相反，由于注入水在井筒中无法被周围地层充分加热，因此，流温一般低于静温。通过流温梯度曲线与静温梯度曲线的对比，即可判断出吸水层位。