油层物理课件

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1、油层物理课件成都理工大学能源学院第四章岩石特殊物理性质第一节地层条件下的孔隙度一、概念油田开发前，产层上覆岩石和流体自重所产生的应力（外压）、产层中的流体压力（孔隙内压）以及岩石骨架所承受的压力（外压与内压的差值）处于平衡状态。油田投入开发后，随着产层中的流体被采出，油层压力不断下降，平衡遭到破坏，从而使外压与内压的差值（压差—有效应力）变大。孔隙体积的减少（ΔVP）与地层岩石体积大小或实验岩样外表总体积（VT）的大小、地层压力的降低幅度（ΔP）以及岩石本身的弹性压缩系数Cf有关：上式可改写成：式中,Cf——岩石的压缩系数，10

2、-4MPa-1；VT——岩石总体积，cm3；ΔVP——油层压力降低ΔP时，孔隙体积减小值，cm3。当油层压力每降低单位压力时，单位体积岩石中孔隙体积的减小值。因此，岩石压缩系数的大小，表示岩石弹性驱油能力的大小，又称为岩石弹性压缩系数。常规岩石孔隙度可通过测定岩石的压缩系数CP，采用公式即可将实验室条件下所测的孔隙度值转换为地层条件下的孔隙度。在用物质平衡方法计算储量时要用到孔隙体积压缩系数，特别是对于不饱和油藏，这个系数更加重要。二、实验室测定方法1.测定装置图4-1-1单轴压缩仪按加载方式的不同，实验室岩石压缩系数的测定有三

3、种装置：单向压缩仪、三轴压缩仪和流体静力压缩仪。1）单向压缩仪（图4-1-1）这种加载方式与地层岩石受压状况非常相似：岩石只在垂向上发生形变，横向形变趋于零。因此，该装置可直接测量相应地层有效上覆压力下的岩石压缩性。图4-1-2三轴压缩仪2）三轴压缩仪（图4-1-2）三轴压缩仪可根据需要任意控制垂向压力和横向压力，以模拟各种不同的承压条件（见图）。三轴压缩仪可直接精确测量岩石在地层条件下的压缩，并可计算岩石泊松比。但试验程序、控制较复杂，对岩样形状要求很高，难以作大量的样品测量。3）流体静力压缩仪（图4-1-3）流体静力压缩仪是

4、采用静水压力加载（如图4-1-3），各方向受到相同压力作用，这与在上覆地层压力下垂向上产生形变、横向形变趋于零的情况不同。所以测量值要通过转换才能与上述方法进行对比。这是目前应用广泛的实验装置。图4-1-3流体静力压缩仪三轴压缩仪上述三种装置，孔压流体都是用的液体（盐水），孔隙体积的变化量是通过测试时从岩心中排出液体的体积来反映，而一般试验时从岩心中排出的流体体积量比较少，所以对计量装置的计量精度要求很高。图4-1-4孔隙体积变化装置4）氦气孔隙体积压缩仪（图4-1-4）装置如图所示。它主要由围压系统、岩心室、精确标定的微量泵、

5、气源、压力控制、调节装置几部分组成。这种方法测出的孔隙体积变化，与同样条件下液体饱和法测出的孔隙体积变化基本一致。这种方法的主要优点是：压力平衡时间短，测量快速；岩石不接触液体，也不存在与矿物发生反应对孔隙体积测量的影响。此外，在引进英国罗伯逊公司常规氦气孔隙度仪的基础上，设计并改装了能提供50MPa有效上覆压力的岩石氦气孔隙体积压缩系数、渗透率测定仪（见图4-1-5）。该仪器由标准容器、上覆压力源、控制显示单元、孔隙压力源、高压岩心室及有关管汇组成。它可提供50MPa有效上覆压力作恒定孔隙压力下的孔隙度和孔隙体积压缩系数测定，

6、且操作简单，测试准确可靠。图4-1-5有效应力的氦气岩石孔隙体积压缩、孔隙度测定装置2.有效上覆压力的计算：不同地区有效上覆压力的计算可根据下式：式中，P——有效上覆压力，MPa；D——岩心的实际深度，m；——上覆岩石的平均密度，g/cm3；PL——孔隙压力，MPa。3.实验测定方法实验室测定一般用长度5~6cm，直径2.5cm岩心，先用有机溶剂冼净烘干，套上热缩管，然后放在夹持器内，以1.4MPa的环压密封岩心。用氦气法测定岩样孔隙体积及孔隙度，然后抽空饱和盐水。1）岩心烘干，测定孔隙度；2）岩心抽空饱和水；3）岩心周围施加密

7、封压力，然后升温至油藏温度，恒温至少1小时，然后按选定的压力间隔，逐渐提高环压至设计的有效上覆压力，记录相应压力点所挤压出水的体积，将此值与上覆压力做图。图4-1-8和表4-1-1表示有效上覆压力和孔隙度与孔隙体积压缩系数间的关系。从图表中可以看到：原始孔隙度小的压缩系数大，原始孔隙度大的压缩系数小，因而对于低渗透油气田更应该开展此项实验工作。图4-1-8孔隙体积压缩系数与有效上覆压力及孔隙度的关系Ф=4.6%Ф=7.1%Ф=11.0%07.014.021.028.035.0有效上覆压力（MPa）孔隙体积压缩系数（10-6）表4

8、-1-1岩石孔隙体积压缩系数测定数据表样品号有效上覆压力（MPa）孔隙体积（cm3）岩石体积(cm3)孔隙度（%）孔隙体积压缩系数（10-4MPa-1）实测值换成单轴应力状态值A1.365.9978.727.66.525.9378.667.520.5812.55