第六节 油藏物质平衡方程

第六节 油藏物质平衡方程简介（2学时）

一、教学目的

了解油藏物质平衡原理，熟练掌握流体高压物性参数的应用。

二、教学重点、难点

教学重点

1、油藏物质的定义

2、物质平衡方程式的推导

教学难点

1、物质平衡方程式的推导

三、教法说明

课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的数据和图表

四、教学内容

本节主要介绍五个方面的问题：

一、油藏物质平衡概念

二、物质平衡方程式的推导

三、物质平衡方程式的简化

四、物质平衡方程式的分析

（一）、油藏物质平衡概念

所谓物质平衡就是指：在油田开发阶段的某一时期流体的采出量加上剩余的储存量等于流体的原始储量。即物质守恒定律，它具有三大特点，即：

地下平衡

体积平衡

累积平衡

（二）、物质平衡方程式的推导

1、几个假定

①、孔隙介质的孔隙度与压降无关，即在压力发生变化时，孔隙度不发生

变化。

②、气体在水中溶解度很小，在此可以忽略不计

③、油气两相在任一压力下均能在瞬间达到平衡

④、油藏温度在整个开发过程中始终保持不变

2、符号说明

N——原始储油量，标米3

G——原始储气量，标米3

Rsi——原始溶解油气比，标米3/米3

Np——累积采油量，标米3

Rp——累积平均生产油气比，标米3/米3

Rs——油藏压力降为P时的溶解油气比，标米3/米3

W——在油压力降至P时，侵入油带的水量，标米3

Wp——累积产水量，标米3

mVg

V——原始气顶容积与油带容积之比值 o

Boi——原始条件下地层油的体积系数

Bo——压力降为P时地层油的体积系数

Bgi——原始油藏压力下气体的体积系数

Bg——在压力为P时气体的体积系数

Boi——原始油藏压力下油气两相体积系数

Bt——在压力为P时地层油气两相体积系数

Bw——在压力为P时地层水的体积系数

3、方程式的推导

①、原始气顶气量=mNBoi/Bg

②、原始溶解气量=N·Rsi

③、采出气量=Rp·Np

④、剩余气顶气量=[(m+1)·N·Boi-(N-Np)·Bo-(W-Wp)·Bw]/Bg

⑤、剩余溶解气量=(N-Np)·Rs

1mNBoiNNpBowwpBwmNBoiNRsiNpRpNNpRs BgiBg

化简得：

NNpBoRsiRpBg

 BgBgiBtBtimBtiBgi

（三）、物质平衡方程式的简化

1、封闭性的弹性驱动油藏：即无边底水，无气顶

m=0，W=0，Wp=0，Rsi=Rp

方程简化为：

NBoBoi NpBo

2、有边底水、无气顶的低饱和油藏

m=0，Rp=Rsi=Rs（P>Pb）

NNpBoWWpBw

BoBoi

3、有气顶、无边底水的饱和油藏

W=0，Wp=0

NNpBoRsiRpBg

BgBgBtBtimBtiBgi

4、溶解气驱（无边底水）

m=0，W=Wp=0

N

NpBoRsiRpBgBtBti

（四）、物质平衡方程式的分析

1、参数归类

平衡方程式所用的参数可归纳为三种类型：

①、开发动态数据，即生产统计数据Np、Wp、Rp

②、油藏物性参数Bo、Boi、Bgi、Bg、Rs、Rsi、Bw、Bti、Bt

③、未知数 N、m、W

所以要应用物质平衡方程就必须搞好生产统计资料，认真测定各项高压物性参数，并进行匀整处理。

但是方程中含有N、m、W三个未知数，所以要解这个方程还得附加一个方程，一般讲，m可以通过测井来确定，所剩下的N、W可以借助于最小二乘法解不同时期的平衡方程式组而得。

2、对平衡方程式的评价

优点：

①、可以加避油层非均质和多相渗流计算的困难

②、可以预测油层压力及采收率

③、计算简单

缺点：

由于物质平衡方程式的导出是建立在前面的几个假设条件之上的，而实际情况并非如此，所以这样就会产生一些误差，主要表现在：

①、相平衡在油藏中不易迅速达到

②、PVT数据中的脱气过程不能完全反映出油层、井及分离器内的实际脱

气过程

③、地层的平衡压力难确定，特别是厚油层、倾斜地层、非均质、稠油油藏

①、开发动态数据，即生产统计数据Np、Wp、Rp

②、油藏物性参数Bo、Boi、Bgi、Bg、Rs、Rsi、Bw、Bti、Bt

③、未知数 N、m、W

所以要应用物质平衡方程就必须搞好生产统计资料，认真测定各项高压物性参数，并进行匀整处理。

但是方程中含有N、m、W三个未知数，所以要解这个方程还得附加一个方程，一般讲，m可以通过测井来确定，所剩下的N、W可以借助于最小二乘法解不同时期的平衡方程式组而得。

2、对平衡方程式的评价

优点：

①、可以加避油层非均质和多相渗流计算的困难

②、可以预测油层压力及采收率

③、计算简单

缺点：

由于物质平衡方程式的导出是建立在前面的几个假设条件之上的，而实际情况并非如此，所以这样就会产生一些误差，主要表现在：

①、相平衡在油藏中不易迅速达到

②、PVT数据中的脱气过程不能完全反映出油层、井及分离器内的实际脱

气过程

③、地层的平衡压力难确定，特别是厚油层、倾斜地层、非均质、稠油油藏

更是如此

④、实际油藏中因为存在有油水过渡带，所以油水艰难划分，所以m的取

值也有困难

⑤、Np、Rp、Wp不易精确测得。

五、教学后记

通过本节的学习，同学们掌握了物质平衡的基本概念，方程式的推导方法与技巧，为今后油藏工程课的学习打下了较好的基础。

六、教学参考书

1．何更生编．油层物理．石油工业出版社

2．洪世铎编．油藏物理基础．石油工业出版社

3．秦积瞬、李爱芬主编．油层物理学．石油大学出版社

4．罗挚谭编．油层物理．地质出版社

5．威廉.麦凯恩编．石油流体性质. 石油工业出版社

七、复习思考题

1、以油为研究对象推导油藏的物质平衡方程式。

第六节 油藏物质平衡方程简介（2学时）

一、教学目的

了解油藏物质平衡原理，熟练掌握流体高压物性参数的应用。

二、教学重点、难点

教学重点

1、油藏物质的定义

2、物质平衡方程式的推导

教学难点

1、物质平衡方程式的推导

三、教法说明

课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的数据和图表

四、教学内容

本节主要介绍五个方面的问题：

一、油藏物质平衡概念

二、物质平衡方程式的推导

三、物质平衡方程式的简化

四、物质平衡方程式的分析

（一）、油藏物质平衡概念

所谓物质平衡就是指：在油田开发阶段的某一时期流体的采出量加上剩余的储存量等于流体的原始储量。即物质守恒定律，它具有三大特点，即：

地下平衡

体积平衡

累积平衡

（二）、物质平衡方程式的推导

1、几个假定

①、孔隙介质的孔隙度与压降无关，即在压力发生变化时，孔隙度不发生

变化。

②、气体在水中溶解度很小，在此可以忽略不计

③、油气两相在任一压力下均能在瞬间达到平衡

④、油藏温度在整个开发过程中始终保持不变

2、符号说明

N——原始储油量，标米3

G——原始储气量，标米3

Rsi——原始溶解油气比，标米3/米3

Np——累积采油量，标米3

Rp——累积平均生产油气比，标米3/米3

Rs——油藏压力降为P时的溶解油气比，标米3/米3

W——在油压力降至P时，侵入油带的水量，标米3

Wp——累积产水量，标米3

mVg

V——原始气顶容积与油带容积之比值 o

Boi——原始条件下地层油的体积系数

Bo——压力降为P时地层油的体积系数

Bgi——原始油藏压力下气体的体积系数

Bg——在压力为P时气体的体积系数

Boi——原始油藏压力下油气两相体积系数

Bt——在压力为P时地层油气两相体积系数

Bw——在压力为P时地层水的体积系数

3、方程式的推导

①、原始气顶气量=mNBoi/Bg

②、原始溶解气量=N·Rsi

③、采出气量=Rp·Np

④、剩余气顶气量=[(m+1)·N·Boi-(N-Np)·Bo-(W-Wp)·Bw]/Bg

⑤、剩余溶解气量=(N-Np)·Rs

1mNBoiNNpBowwpBwmNBoiNRsiNpRpNNpRs BgiBg

化简得：

NNpBoRsiRpBg

 BgBgiBtBtimBtiBgi

（三）、物质平衡方程式的简化

1、封闭性的弹性驱动油藏：即无边底水，无气顶

m=0，W=0，Wp=0，Rsi=Rp

方程简化为：

NBoBoi NpBo

2、有边底水、无气顶的低饱和油藏

m=0，Rp=Rsi=Rs（P>Pb）

NNpBoWWpBw

BoBoi

3、有气顶、无边底水的饱和油藏

W=0，Wp=0

NNpBoRsiRpBg

BgBgBtBtimBtiBgi

4、溶解气驱（无边底水）

m=0，W=Wp=0

N

NpBoRsiRpBgBtBti

（四）、物质平衡方程式的分析

1、参数归类

平衡方程式所用的参数可归纳为三种类型：

①、开发动态数据，即生产统计数据Np、Wp、Rp

②、油藏物性参数Bo、Boi、Bgi、Bg、Rs、Rsi、Bw、Bti、Bt

③、未知数 N、m、W

所以要应用物质平衡方程就必须搞好生产统计资料，认真测定各项高压物性参数，并进行匀整处理。

但是方程中含有N、m、W三个未知数，所以要解这个方程还得附加一个方程，一般讲，m可以通过测井来确定，所剩下的N、W可以借助于最小二乘法解不同时期的平衡方程式组而得。

2、对平衡方程式的评价

优点：

①、可以加避油层非均质和多相渗流计算的困难

②、可以预测油层压力及采收率

③、计算简单

缺点：

由于物质平衡方程式的导出是建立在前面的几个假设条件之上的，而实际情况并非如此，所以这样就会产生一些误差，主要表现在：

①、相平衡在油藏中不易迅速达到

②、PVT数据中的脱气过程不能完全反映出油层、井及分离器内的实际脱

气过程

③、地层的平衡压力难确定，特别是厚油层、倾斜地层、非均质、稠油油藏

①、开发动态数据，即生产统计数据Np、Wp、Rp

②、油藏物性参数Bo、Boi、Bgi、Bg、Rs、Rsi、Bw、Bti、Bt

③、未知数 N、m、W

所以要应用物质平衡方程就必须搞好生产统计资料，认真测定各项高压物性参数，并进行匀整处理。

但是方程中含有N、m、W三个未知数，所以要解这个方程还得附加一个方程，一般讲，m可以通过测井来确定，所剩下的N、W可以借助于最小二乘法解不同时期的平衡方程式组而得。

2、对平衡方程式的评价

优点：

①、可以加避油层非均质和多相渗流计算的困难

②、可以预测油层压力及采收率

③、计算简单

缺点：

由于物质平衡方程式的导出是建立在前面的几个假设条件之上的，而实际情况并非如此，所以这样就会产生一些误差，主要表现在：

①、相平衡在油藏中不易迅速达到

②、PVT数据中的脱气过程不能完全反映出油层、井及分离器内的实际脱

气过程

③、地层的平衡压力难确定，特别是厚油层、倾斜地层、非均质、稠油油藏

更是如此

④、实际油藏中因为存在有油水过渡带，所以油水艰难划分，所以m的取

值也有困难

⑤、Np、Rp、Wp不易精确测得。

五、教学后记

通过本节的学习，同学们掌握了物质平衡的基本概念，方程式的推导方法与技巧，为今后油藏工程课的学习打下了较好的基础。

六、教学参考书

1．何更生编．油层物理．石油工业出版社

2．洪世铎编．油藏物理基础．石油工业出版社

3．秦积瞬、李爱芬主编．油层物理学．石油大学出版社

4．罗挚谭编．油层物理．地质出版社

5．威廉.麦凯恩编．石油流体性质. 石油工业出版社

七、复习思考题

1、以油为研究对象推导油藏的物质平衡方程式。