油藏工程该使用哪个岩石压缩系数.pdf

第32卷第2期
西南石油大学学报(自然科学版)
2010年4月
Journa! of Southwest Petroleum University(Science & Technology Edition)
Apr.2010
文章编号:1674-5086(2010)02-0182-03
油藏工程该使用哪个岩石压缩系数?
李传亮',姚淑影',李冬梅2
(1.“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室?西南石油大学,四川成都610500;
2.中国石化西北油田分公司工程技术研究院,新疆乌鲁木齐830011)
摘要:岩石有3个体积,也有3个应力,因此,岩石有9个压縮系数,其中4个是独立的。油藏工程中使用的岩石压
缩系数,实际上是岩石孔隙体积的压缩系数。岩石压缩系数与地层流体的压缩系数之和,为总压縮系数。总压缩系
数折算到地层原油体积之上,为有效压缩系数。综合压缩系数概念模糊,不宜继续使用。地层压缩系数不伦不类,既
不能实测,也无处使用,不宜继续给学生讲授,建议从油藏工程教科书中删除。
关键词:油藏工程;岩石;压缩系数;有效压缩系数;物质平衡;试井分析
中图分类号:TE311文献标识码:ADOI:10.3863/j.isn.1674-5086.2010.02.036
引言
岩石压缩系数是岩石弹性能量的度量参数,也
是油疲工程的重要参数之一,广泛应用于油工程
的各种计算中。然而,目前关于岩石压缩系数的定
义比较混乱,使用也不规范,特别不利于油藏工程的
教学和科研工作,有必要对其进行澄清。
图1岩石的体积构成图
1岩石压缩系数
Fig. I Volumes of rock
岩石有3个应力(图2),且满足关系式2
普通物体(固体、液体和气体)的压缩系数定义
dp+(1-ゅ)、
为单位压力下的体积变化率,即
式中
一外(总)应力,MPa;
式中
一岩石的孔隙度,无因次;
Pー孔隙压カ(内应力),MPa
c一物体的压缩系数,MPa
,一骨架应力,MPa。
Ⅳ一物体的体积,m2
物体承受的压力,MPea
岩石不是普通物体,其物质组成和应力组成都
十分复杂川,它有3个体积(图1),且满足关系式
式中
,一孔隙体积,m3
v.一骨架体积,m3
图2岩石的应力构成图
V一外观(总〉体积,m3。
Fig 2 Stresses of rock
*收稿日期:2009-08-28
基金项目:国家科技重大专项课题(2008ZX05049-05-04)
作者简介:李传亮(1962-),男(汉族),山东嘉祥人,教授,博士,从事油藏工程的教学和研究工作。
第2期
李传亮,等:油蕨工程该使用哪个岩石胚缩系数?
183
当岩石的任何一个应力发生变化时,岩石的3
个体积都将发生变化,因此,岩石的压缩系数可用下
ube
式定义?
式中,mー导压系数,m2/人ks;ルー流体黏度,mPa?s
k一地层渗透率,从m2。
(4
油藏的有效压缩系数为
式中,i=P,s,b,分别表示孔隙体积、骨架体积和外
观体积=1,2,3,分別表示外应力孔隙压力和骨
架应力。
式中,cnt一油藏的有效压缩系数,MPa
根据式(4),岩石有9个压缩系数。由于岩石的3
显然,油藏的有效压缩系数是由总压缩系数换
个体积和3个应力不是完全独立的,而是分別满足算过来的,是把总压缩系数折算到原油体积之上而
式(2)和式(3)的约束关系,因此,独立的岩石压缩得到的,有效乐缩系数常用在油藏的物质平衡方程
系数只有4个。
中,即
由于只有孔隙体积的变化对采油才有意义,而
N.B。=NB。C。r△p+W
(10)
在采油过程中岩石的外应力并不发生変化,因此,油式中,N,一油藏的累计产油量,m;N一油藏的地质
藏工程只关心孔隙体积随孔隙压力的变化情况,即储量,;△Pー油藏压降,MPa;W一油藏的存水量,
岩石压缩系数的定义式为
m3;B。一地层原油的体积系数,无因次;B。一原始条
件下的地层原油体积系数,无因次。
气藏容积的压缩系数为
式中,,一岩石的压缩系数,MPa。
Cn Sw(
(11)
式(5)定义的压缩系数,实际上是岩石孔隙体
积的压缩系数,下标p表示孔隙(poc),但通常人们式中,c一气憊容积的压缩系数,MPae
岩石压缩系数,因此,这样也不会产生混淆。把?称程ゅ"容积的压缩系数常用在气蔵的物质平衡
将其称作若石压缩系数。由于油藏工程只使用一个
作岩石压缩系数,有时也是为了与流体压缩系数相
(12
区分。也有人用符号(c-)表示岩石的压缩系数,下标
r表示岩石(rock),其实是不妥的,因为岩石有很多式中,P一气藏的原始地层压力,MPa;Z-气体的偏
体积,该符号反映不出是哪个体积的压缩系数。
差因子,无因次;Z1一原始地层压力下的气体偏差因
岩石孔隙中通常是充满流体的,且往往不止一和子,无因次;oー气藏的存水体积系数,无因次;G,二
流体,而是多种流体共存,流体的压缩系数是各种单气藏的累计产气量,m;G一气藏的地质储量,m
相流体(油、气、水)压缩系数的饱和度加权平均值,即
2综合压缩系数
式中,c1一流体的压缩系数,MPa';c一水的压缩系
在许多油层物理、渗流力学和油藏工程的教科
数,MPa-:c。一原油的压缩系数,MPa-:c一气体的书和专著里常把油藏的总压縮系数、有效压缩系数
压缩系数,MPa';s一水的饱和度,无因次;s。一原和气藏容积的压缩系数称作综合压缩系数,其实是
油的饱和度,无因次;s一气体的饱和度,无因次
十分不妥的。综合压缩系数是指多个单相压缩系数
流体的压缩系数与岩石的压缩系数之和,为油的综合,而非单相压缩系数。显然,式(6)中的流体
或油(气、水)层的总压缩系数,即
压缩系数、式(7)中的总压缩系数、式(9)中的油藏
(7)有效压缩系数和式(11)中的气藏容积乐缩系数,都
式中,c1一总压缩系数
是综合乐缩系数。虽然它们是综合压缩系数,但数值
岩石压缩系数广泛应用于油藏工程的各种计算不同,物理含义不同,应用的场合也不同,用综合压
中,渗流力学和试井分析中常使用总压缩系数来计缩系数一词容易产生混淆,也容易掩盖其物理意义
算地层的导压系数,即
建议不再使用“综合压缩系数”一词。