油層物理答案

1、I、油層物理學的方法進展A油層物理學在研究技術方法上有哪些進展，與常規(guī)方法相比的區(qū)別及優(yōu)勢ASPE-730自動空隙檢測系統(tǒng)常用的恒壓壓汞儀只能得到喉道大小分布的參數(shù)，孔隙則用鑄體薄片圖象分析系統(tǒng)，應用等效球模型研制的軟件研 究孔隙。這樣喉道的參數(shù)與孔隙的參數(shù)只能來自兩塊不同的巖樣，這在一定程度上影響了研究的質(zhì)量。 ASPE-730系統(tǒng)采用恒速法壓汞，使用極低的壓汞速度，當在較高壓力下進入某一尺寸的喉道后，再進入該喉道所控制 的孔隙時壓力下降，最后可獲得一條喉道子曲線和一條孔隙子曲線（兩條子曲線的總和即為恒壓法的壓汞曲線）特點 可在同一巖樣上同時測得孔隙與喉道大小分布的數(shù)據(jù)。巖石孔隙結構特征直觀

2、研究方法：鑄體薄片法與掃描電鏡法鑄體薄片法很方便地直接觀察到巖石薄片中的面孔率、孔隙、喉道及孔喉配位數(shù)等掃描電鏡能夠清楚地觀察到儲 層巖石的主要孔隙類型：粒間孔、微孔隙、喉道類型和測定出孔喉半徑等參數(shù)。利用CT掃描技術進行巖心分析CT掃描法又叫層析成像法，是發(fā)射X射線對巖心作旋轉(zhuǎn)掃描，在每個位置可采集到一組一維的投影數(shù)據(jù)，再結合旋 轉(zhuǎn)運動，就可得到許多方向上的投影數(shù)據(jù)；綜合這些投影數(shù)據(jù)，經(jīng)過迭代運算就可以得到X射線衰減系數(shù)的斷面分布 圖，這就是重建巖心斷面CT圖像的基礎。CT掃描法的最大優(yōu)點是對巖心沒有損傷，且測量速度快，但是其測量方法復雜，且費用較高。巖心的CT掃描能夠 提供巖石孔隙結構、充

3、填物分布、顆粒表面結構、構造及物性參數(shù)等。應用：1）利用CT確定油層基本物理參數(shù)2）巖石微觀特征描述3）巖心地質(zhì)特征描述 描述裂縫分布和微裂 縫層理判斷孔洞連通性巖心污染4）油水驅(qū)替動態(tài)特征描述孔隙度及其分布特征巖心在不同注入壓力下的含水飽和度分布特征核磁共振技術進行巖心分析采用核磁共振技術，可以獲得孔隙度（總孔隙度、有效孔隙度、粘土束縛水孔隙度等）、可動流體百分數(shù)、孔徑分布 以及滲透率等多種巖石物性參數(shù)，低磁場（共振頻率2MHz和5MHz）核磁共振全直徑巖心分析系統(tǒng)，開發(fā)了多種適合巖 心分析的脈沖序列及多弛豫反演技術，實現(xiàn)了孔隙度、滲透率、自由流體孔隙度等巖石物性參數(shù)的快速無損檢測。巖石分析

4、參數(shù)（1）巖石孔隙度（2）巖石可動流體及束縛流體飽和度（3）巖石滲透率（4）巖石孔徑分布裂縫應力敏感性實驗評價方法在斷塊油氣藏和裂縫性油氣藏的開采過程中，對斷層或者裂縫隨所處的應力環(huán)境、地層流體壓力變化而動態(tài)變化 的特征和規(guī)律性的認識是十分重要的問題。目前，對于該問題的研究主要有以下幾方面：微觀上，以Hertz彈性接觸模型為依據(jù)，從理論上研究裂縫與應力的作用機理及其閉合機理;利用數(shù)值模擬計算方法分析裂縫的閉合接觸機理；從室內(nèi)巖心模型測試分析和試井分析來研究裂縫滲透率隨壓力變化的規(guī)律。裂縫應力敏感性評價方法的基本考慮為：裂縫兩個表面之間只有少量的巖石骨架支撐，在未受到外在環(huán)境條件 影響時，裂縫處

5、于原始狀態(tài)；當鉆開產(chǎn)層并投入降壓開發(fā)過程中，垂直于裂縫表面的地應力會增加，它可能使處于 原始開啟狀態(tài)的裂縫閉合或變小；在油氣井開采過程中，如果孔隙給裂縫的供油氣速度變低，也可能使裂縫中流體 壓力下降，從而使裂縫趨于閉合。裂縫應力敏感性規(guī)律：a、隨著有效應力的增加，初期裂縫滲透率急劇下降，應力敏 感嚴重，至一定壓力以后滲透率下降幅度逐漸減小趨于平衡；b、初始裂縫越寬的巖心，應力敏感越嚴重，即大裂縫容 易閉合。雖然大裂縫容易閉合，但最終大裂縫仍有較高的滲透率，而小裂縫的最終滲透率則很低；c、滲透率的變化與 裂縫的寬度有關，裂縫寬度愈大，則滲透率的變化越明顯；d、當儲層巖石的應力敏感性較強時，在油氣

6、田的開發(fā)中， 應當避免過大的壓差生產(chǎn)，以免造成裂縫提前閉合而影響產(chǎn)量。氣藏產(chǎn)能模擬技術選擇儲層井下巖心，首先對無裂縫巖心作全模擬降壓開采實驗，然后將巖心造縫，再作全模擬降壓開采實驗，分 別確定兩種孔隙介質(zhì)儲層的單井產(chǎn)能。實驗確定單井產(chǎn)量與產(chǎn)層厚度和儲層類型以及物性間的關系和儲層工業(yè)產(chǎn)氣下 限。B孔隙結構模型研究的主要思路、特點以及應用價值、研究意義為什么用模型區(qū)研究，怎么去做，可以解決的問題等天然儲集巖孔隙結構的特點：類型多、連通關系復雜、形狀變化大。難度：幾乎不可能完全模擬真實的孔隙結構；通過儀器和薄片一視孔隙分布、真實孔隙大小分布；形態(tài)復雜，數(shù)學 方法計算困難。必要性：簡便的、能近似實際孔

7、隙介質(zhì)的孔隙結構模型，代替實際孔隙介質(zhì)，求出它的各種有代表性的參數(shù)。方法：是將多孔介質(zhì)抽象為具有理想幾何形狀的孔隙空間，研究其中的各種過程和規(guī)律。網(wǎng)絡模型研究微觀滲流規(guī)律的基本思想：1.建立網(wǎng)絡模型近似代替真實儲集巖的孔隙空間2.結合微觀滲流實驗， 建立流體滲流的微觀網(wǎng)絡機制，并用來描述微觀滲流過程。3.求解宏觀滲流參數(shù)并研究滲流規(guī)律一數(shù)值實驗 C,模擬技術，孔隙結構的各模型缺點及解決問題（1）毛細管束模型（Dulien,1975）：孔隙網(wǎng)絡是由一組等長度的、不同直徑的毛細管所組成。毛細管束是許多單根毛細管的組合，而 每一支單根毛細管液體的流動都遵循伯稷葉定律；同時，毛細管束集合體在巖石中又遵

8、循 達西定律，結合起來就可以求出有關巖石的滲透率、相滲透率、比表面等參數(shù)。其優(yōu)點是在該模型上有可能做嚴格的數(shù)學推導。存在問題：過于簡化；主要缺陷：毛管 之間缺乏橫跨的連通性；每一支毛細管都是直的，而且直徑不變。改進：采用變直徑 設計、迂曲度等一些物理常數(shù)來使模型的參數(shù)逼近真實。但此模型還是不能完全真實地模 擬實際儲集巖的孔隙網(wǎng)絡。（2）復合毛細管束模型由大小不同短管子串聯(lián)而成的毛細管組合。近似儲集巖的孔隙是由一串大小不同直徑的孔隙和喉道組成。管子網(wǎng)絡模型用管子(毛細管)組成網(wǎng)絡的方法來表示孔隙結構特征，其中每一支管子都代表孔隙介質(zhì) 中的一個孔隙空間，與實際巖石不規(guī)則形狀孔隙的三維不規(guī)則網(wǎng)絡比較

9、，仍然是近似的。三維網(wǎng)絡模型理想的三維網(wǎng)絡模型和不規(guī)則連通性的網(wǎng)絡模型模型中每一條線代表一個孔隙，每個節(jié)點上，孔隙流入或流出有一定的隨機性，網(wǎng)絡中的 流動相當復雜。組成網(wǎng)絡的孔隙以各種不同的形狀和尺寸不規(guī)則的分布，也沒有規(guī)則的幾 何形狀。球形孔隙段節(jié)(，?，)模型假定孔隙結構的幾何性可以近似地由一串相接觸的球所組成的三維網(wǎng)絡，使截去頂?shù)那蛟?截去頂端的面上配合在一起即可形成連通網(wǎng)絡。在構成的模型中，由截去頂端的球所得到 的圓的直徑與球本身的直徑相比較來說是小的，這類似于實際儲集巖的孔一喉分布。對于 代表性的樣品的截面，確定球的大小分布主要是“截面直徑”法或“截面弦”法。普通的段節(jié)?$)模型實際

10、孔隙不是球，而是不規(guī)則的形狀。為了修正這個差異，對于不規(guī)則形狀的物體大小分 布提出了校正公式。在GPS模型中，孔隙結構是假設由不規(guī)則的、但是同形的實體相接觸 的三維網(wǎng)絡所組成?？梢允褂靡粋€形狀函數(shù)寸值來進行校正，其結果比SPS模型更為符合 實際。各類微觀孔隙結構模型的比較毛管模型雖然能夠較好地解釋毛細管壓力曲線，但是它不能夠解釋束縛飽和度和殘 余飽和度的存在。其最大的缺陷：極端的各向異性，只有沿毛管方向才可滲透，其它方向 均不可滲透。管子網(wǎng)絡模型在各個連通的方向均可滲透，而且可以通過捕獲機制很好地解釋束縛 飽和度和殘余飽和度的存在。格子法雖然目前在滲流研究中的應用比較普遍，但由于格子法不是對宏

11、觀連續(xù)方程 的離散化，而是基于細觀的動力學模型，通過眾多粒子的細觀行為給出宏觀力學方程，因 而數(shù)學上比較復雜?？紫毒W(wǎng)絡模型的數(shù)學求解相對比較簡單、物理圖像比較清晰，且能夠方便地研究非 均勻介質(zhì)中的滲流規(guī)律。球形顆粒堆積模型雖然對毛管滯后、束縛飽和度和殘余飽和度提供了簡便的定性解 釋，但是數(shù)學處理及定量計算比較困難，只有在極其簡單的排列方式下才能進行數(shù)學求解。 前面的模型主要用來研究視孔隙大小分布和流體滲流特性；而SPS和GPS模型則是研究真實孔隙的體積分布。II.油層物理學的應用1、A.如何確定儲集層產(chǎn)純油（氣）的最小閉合高根據(jù)石油運聚過程，在構造的垂直剖面上，儲集巖的水飽和度會有明顯的、規(guī)律

12、性的變化。在油水界面上有一個 過渡區(qū)，過渡區(qū)中油水同產(chǎn)，在過渡區(qū)以上即可生產(chǎn)純油。當孔隙空間的水飽和度超過一定值時，石油會停止流動。 相反，當隙間水飽和度低于“臨界水飽和度”時，儲集層中只有石油流動。閉合高度受那些因素的影響這個閉合高度是受巖石的孔隙度、滲透率及油水密度差的控制。確定閉合高度之后如何與實際產(chǎn)層掛鉤提出儲集巖要生產(chǎn)純油所必須的要求的一定的閉合高度，這個閉合高度是受巖石的孔隙度、滲透率及油水密度 差的控制。在一般的儲集層中，由于毛管力所造成的這種造成不規(guī)則的或傾斜的油水接觸面的影響大體上可以正比于 .三圣值，也就是說，可以根據(jù).二值來大致估計所需要的閉合高度以及油水分布的實際情況。

13、控制儲集巖所需要 的閉合高度的另外一個因素就是油水密度差，水在毛細管中上升的高度無疑還與水面上各種油柱的重量有關。yinhyonh產(chǎn)出純油產(chǎn)出水1 高比重油-淡水系統(tǒng)，E臨界水飽和度圖6-2受密度差控制的所需閉合度0.1 2 低比重油-鹽水系統(tǒng)3,氣-鹽水系統(tǒng)d。yinhyonh產(chǎn)出純油產(chǎn)出水1 高比重油-淡水系統(tǒng)，E臨界水飽和度圖6-2受密度差控制的所需閉合度0.1 2 低比重油-鹽水系統(tǒng)3,氣-鹽水系統(tǒng)d。l對于低比重油-鹽水聽需要的最小閉合度 b.密度差的影響c.毛管壓力曲線表示所需耍最小閉合度1964）*蜘褒被黑*蜘褒被黑曰“婪虐箕茉以上是應用毛管壓力曲線和相對滲透率曲線來判斷儲層的產(chǎn)

14、油能力2、毛管力在烴類運移的作用?1)閉合高度石油二次運移的主要動力是浮力，其阻力是毛管力和粘滯力。油滴從一個孔隙運移到另一個孔隙必須 穿過兩個孔隙間相互連通的喉道。如果浮力增大，油滴變形并使它的上端通過了孔隙的一半。此時，在 上端的毛細管壓力為：Pt=2a/rt此時有：，：二.r.單位油相高度上喉道中的毛管壓力與孔隙中的毛管壓力之差稱為凈毛管壓力梯度，它是阻止石油向上移動的，設Z為油相的垂直高度，即：NP = (P -P )/Z = 2 (- - )/Z 如果油滴能再向上移動，并有一半穿過孔隙喉道，其上部和下部的半徑是相 c t cr r等的，毛管壓力梯度為0，油滴在浮力作用下向上移動。如果

15、油滴進一步變形，穿過了一半以上的孔隙 喉道，上端的毛管壓力小于下端的毛管壓力，毛管壓力梯度方向與浮力相同，油滴能快速的向上運動， 從窄的喉道進入較大的孔隙部位。運移問題可以簡化為在一個油滴上的浮力必須大到足夠克服巖石孔隙 喉道所給予的毛管阻力。當油滴長度增加時，浮力超過了毛管力，油滴可以運動。當浮力和毛管力相平 衡時，Hobson將油柱的垂直高度稱為臨界油柱高度(Zc)。在臨界油柱高度上稍微再有一點增大，就可以促使石油向上運移。臨界油柱高度等于：/_ (JgPw-p)2)捕集高度石油從一種砂巖運移到比它的粒徑小的巖石時，為了克服在較小的喉道中較高的毛管壓力，其垂直油 柱高度進一步增大，其臨界高

16、度由也增加，如果油線的垂直高度不能超過此新的臨界值，石油就會被捕 集在這種砂巖中，較細顆粒的巖石就成為該層的屏障。有地下水流動時，能夠影響在地層圈閉中受毛管 力所捕集的油柱高度。3、儲集巖（碳酸鹽巖、碎屑巖）的分類評價，主要技術思想以及使用的參數(shù)類型有哪些；特殊類型的儲集巖的分類評 價（如縫洞型 如何區(qū)別于正常的儲層）分布特征，在實際應用中的實際有效性砂巖儲集巖的分類評價方法（1）按巖石表面結構和毛管壓力特征的分類評價方法Robinson對近二千個巖樣測定了其孔隙度、滲透率和孔喉 分布等儲集性質(zhì)，并在顯微鏡下觀測了巖石磨光面的表面結構。然后根據(jù)巖石的儲集性以及表面結構來評價儲集巖。I類 輕度交

17、代的砂巖；II類 受壓實交代的砂巖；III類 受孔隙充填所交代的砂巖；IV類 高度交代的砂 巖。可以用很簡單的辦法來估計儲集巖的類型、可能的產(chǎn)能以及有效油層厚度。沒有巖心時，也可以僅僅根據(jù)巖屑薄 片的表面結構觀察對儲集巖進行分類與評價。（2）根據(jù)砂巖的孔隙類型和毛管壓力特征的分類評價方法分類評價的主要依據(jù)依據(jù)：以原生粒間孔及次生溶蝕孔為主要孔隙類型的砂巖具有高的孔隙度、高滲透率和低排驅(qū)壓力、低飽和度中值壓 力以及低的最小非飽和孔隙體積的特征。如含有微裂縫時可以改善滲透率；而當有較多的雜基內(nèi)微孔時，則會大大降 低滲透率，同時也降低孔隙度。以雜基內(nèi)微孔、晶體再生長晶間隙為主要孔隙類型的砂巖則具有低

18、一中等的孔隙度、低滲透率和高排驅(qū)壓力、 高飽和度中值壓力以及高的最小非飽和孔隙體積百分數(shù)的特征。少量粒間孔的存在并不能改善它的滲透率。分為：I類好的儲集巖；II類中等儲集巖；III類差的儲集巖；IV類 非儲集巖實現(xiàn)有效性：實際的砂巖儲集巖常常屬于組合的孔隙類型，其孔隙大小與喉道大小一般是有密切關系的，孔隙大 而分選好的砂巖，其喉道一般也較大。對于組合孔隙類型的砂巖，可以從它的毛管壓力曲線特征來描述由各種孔隙類 型的孔隙喉道所控制的孔隙在總的孔隙體積中所占百分數(shù)。碳酸鹽儲集巖的分類評價方法（1） Stout的分類評價方法Stout在前人對碳酸鹽巖地層圈閉孔隙幾何性研究的基礎上提出了七類具有特色的

19、巖類。 這一分類的特點是運用了有效孔隙度的概念。他指出，儲集巖的儲集空間是由孔隙與喉道組成的，由巖心分析測得的 孔隙度代表該巖樣的總孔隙度。I類有效孔隙度低 孔隙分選好一排驅(qū)壓力高；孔隙分選差一排驅(qū)壓力高II類排驅(qū)壓力低孔隙分選好一有效孔隙度高；孔隙分選差一有效孔隙度低；孔隙分選差一有效孔隙度高。III類排驅(qū)壓力高隙分選好一有效孔隙度低；孔隙分選好一有效孔隙度高；（2）按巖石表面結構和毛管壓力特征的分類類型I部分白云巖化的石灰?guī)r；類型II白云巖； 類型III生物碎屑灰?guī)r、鮞?；?guī)r、藻灰?guī)r、細粒一基質(zhì)灰?guī)r； 類型IV致密的碳酸鹽巖（3）根據(jù)孔隙結構與巖石類型相互關系的分類評價方法（4）按照巖石學

20、特征和毛管壓力參數(shù)的分類評價方法I類：好的儲集巖；II類：中等產(chǎn)能的儲集巖；III類：小產(chǎn)能儲集巖；IV類：很差的儲集巖；V類：非儲集巖（5）用綜合參數(shù)進行分類評價研究表明，碳酸鹽儲集巖的孔隙度是重要的儲集性質(zhì)。然而，低孔隙度的碳酸鹽往往 由于次生作用而形成肉眼可見的局部溶孔或溶蝕縫，這就大大改變了其毛管壓力曲線的形態(tài)和它的特征參數(shù)。在低孔 隙度巖石中的溶孔或溶蝕縫仍然可能是有效的儲集空間。因此，任何一種單一參數(shù)都不能全面地描述這種巖類，因而 需要使用孔隙度和孔隙結構的綜合參數(shù)才更符合客觀實際。4、確定儲層下限：為什么要確定；儲層下限有哪些類別；常用的儲層下限類型方法有哪些。儲集下限：指能儲集

21、油氣的最小物性參數(shù)值，儲層物性參數(shù)大于該下限可以聚集油氣，也可產(chǎn)出油氣，但不一定 能達到工業(yè)產(chǎn)量。有效下限：指在當前工藝技術和允許的生產(chǎn)壓差條件下，能使儲集層穩(wěn)定產(chǎn)出工業(yè)油（氣）流的物 性參數(shù)最小值或起始值。在應用容積法計算原始地下石油儲量時，要求確定油藏有代表性的孔隙度、隙間水飽和度和 有效厚度等數(shù)值。為了準確地確定上述參數(shù)，應扣除對井的產(chǎn)量貢獻不大的低孔隙度和低滲透率層段所含油氣量，由 此提出了以下一些方法來確定儲層下限。用孔隙度來劃分儲層下限常用方法是根據(jù)分層試油資料來定出該地區(qū)儲集巖的孔隙度下限。（1）用平均毛管壓力曲線 確定孔隙度下限（2）用常規(guī)含水飽和度和孔隙度的關系確定儲集下限（

22、3）用無水石 油生產(chǎn)下限 可以確定出生產(chǎn)無水石油所必須的孔隙度下限。用滲透率來劃分儲層的下限（1）用油水的相滲透率曲線根據(jù)對油（非潤濕相）的相滲透率曲線的下部拐點來作為儲集巖下限的標準。這個拐點是對油的相滲透率的突變 點。拐點所對應的水飽和度則是該儲集巖是否具有石油產(chǎn)能的標志。（2）利用毛管壓力-滲透率-飽和度關系分析不同滲透率巖樣的毛管壓力特征，繪制過渡帶以上高度和水飽和度的關系曲線，再根據(jù)不同滲透率的曲線組 就可以確定生產(chǎn)無水石油的下限。綜合下限指標 在比較復雜的儲油氣層中，通常使用的是綜合的下限指標。J函數(shù)由于綜合了孔隙度滲透率以 及毛管力等諸多因素，就更適合描述巖石性質(zhì)。根據(jù)儲集巖的孔

23、隙結構參數(shù)來劃分儲層下限對于極不均質(zhì)的油藏，使用單一喉道半徑作為下限有時也會產(chǎn)生誤差，但可以使用孔隙度和孔隙結構的綜合指標。 儲層下限是一個變數(shù)。隨著生產(chǎn)技術發(fā)展，儲層下限標準可以浮動。必須因地制宜，根據(jù)具體情況和資料來確定下限 值。曲志浩關于孔隙喉道含油下限的確定曲志浩根據(jù)Berg論述的油氣二次運移具有水動力影響的基本公式，進一步提出了孔隙喉道含油下限。其依據(jù)是Berg 公式可以計算蓋層的最大油柱高度，如已知油藏最大油柱高度，則可計算油藏的最小含油喉道半徑。各參數(shù)全部是現(xiàn)今地質(zhì)條件下取值，而在成藏歷史中，各參數(shù)可能有變化，特別是水動力條件、圈閉高度等。歷 史上，油可能進入比目前更小的喉道。但

24、按現(xiàn)今地質(zhì)條件計算的最小含油喉道半徑還是能夠反映目前的油藏實際。默雷和斯托特劃分儲集巖下限的方法提出的工業(yè)性儲集巖的臨界油柱高度標準是，毛管壓力等于18.29m油柱（該地區(qū)構造閉合度48.8m），有效孔隙度 超過50%時，該儲集巖才具有工業(yè)價值。一個是生產(chǎn)純油能力標準，一個是有部分水產(chǎn)出標準。構造閉合度及連續(xù)油柱 高度不同，其儲集巖的下限標準也不同。碳酸鹽巖（氣藏）儲集下限的確定 儲集下限確定的方法：用油基泥漿取心，微波法或抽提法測定束縛水體積， 對同一樣品用高壓壓汞法（400MPa以上）及吸附法測定孔喉的比表面。束縛水體積除以比表面得束縛水膜厚度。氣藏有效下限的確定 （1）單層試氣法 （2）生產(chǎn)測井法1）孔隙型儲集層；2）裂縫-孔隙型儲集層（3） 產(chǎn)能系數(shù)（地層系數(shù)Kh）法優(yōu)點