中国石油大学华东油层物理课后题问题详解.docx
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中国石油大学华东油层物理课后题问题详解
简要说明为什么油水过渡带比油气过渡带宽？
为什么油越稠，油水过渡带越宽？
答：
过渡带的高度取决于最细的毛细管中的油（或水）柱的上升高度。
由于油藏中的油气界面张力受温度、压力和油中溶解气的影响，油气界面张力很小，故毛管力很小，油气过渡带高度就很小。
因为油水界面张力大于油气界面张力，故油水过渡带的毛管力比油气过渡带的大，而且水油的密度差小于油的密度，所以油水过渡带比油气过渡带宽，且油越稠，水油密度差越小，油水过渡带越宽
四、简答题
1、简要说明油水过渡带含水饱和度的变化规律，并说明为什么油越稠油水过渡带越宽？
由于地层中孔隙毛管的直径大小是不一样的，因此油水界面不是平面，而是一个过渡带。
从地层底层到顶层，油水的分布一般为：
纯水区——油水过渡区——纯油区。
由下而上，含水饱和度逐渐降低。
由式：
，在PcR一定时，油水的密度差越小，油水的过渡带将越宽。
油越稠，油水密度差越小，所以油越稠，油水过渡带越宽。
来源于骄者拽鹏
习题1
1.将气体混合物的质量组成换算为物质的量的组成。
气体混合物的质量组成如下：
CH440%,C2H610%，C3H815%，C4H1025%，C5H1010%。
解：
按照理想气体计算：
组分
质量组成i/%
摩尔质量
/（g﹒mol-1）
/M
物质的量组成yii/Mi
i（i/Mi）
i/Mi
yi/%
CH4
40
16
0.0250
66.9
C2H6
10
30
0.0033
8.8
C3H8
15
44
0.0034
9.1
C4H10
25
58
0.0043
11.5
C5H10
10
70
0.0014
3.7
合计
100
0.0374
100.0
2.已知液体混合物的质量组成：
C3H810%,C4H1035%,C5H1255%.将此液体混合物的质量组成换算为物质的量的组成。
组分
质量组成i/%
摩尔质量
-1
/（g﹒mol-1）
物质的量组成yi
i/Mi
（i/Mi）
i/Mi
yi/%
C3H8
10
44
0.00227
14.1
C4H10
35
58
0.00603
37.3
C5H10
55
70
0.00786
48.6
合计
100
0.01616
100
解：
3．已知地面条件下天然气各组分的体积组成：
CH496.23%,C2H61.85%，
C3H80.83%，C4H100.41%，CO20.50%，H2S0.18%。
若地层压力为15MPa，地层温度为50OC。
求该天然气的以下参数：
（1）视相对分子质量；
（2）相对密度；（3）压缩因子；（4）地下密度；（5）体积系数；（6）等温压缩系数；（7）粘度；（8）若日产气为104m3,求其地下体积。
解：
组分
物质的量组成yi/%
Mi
-1
/（g﹒mol-1）
pci/MPa
Tci/K
CH4
96.23
16
4.604
190.55
C2H6
1.85
30
4.880
305.43
C3H8
0.83
44
4.249
369.82
C4H10
0.41
58
3.797
425.16
CO2
0.50
44
7.382
304.14
H2S
0.18
34
9.005
373.5
合计
100
16.836
4.624
196.0224
1）视相对分子质量
Mg（yiMi）16.836
2）相对密度
Mg
Ma
16.836
29
0.580552
3）压缩因子
4）
5）
6）
p153.244pc4.624
地下密度
mgV
pMg
ZRT
0.84
Tr
T
Tc
50273
196.02
3.244
1516.836
0.008314（50
＝111.
273）
1.648
9（5kg/m3）
体积系数
BgVVggsfc
ZnRT
pZ
nRTsc
等温压缩系数
psc
pscT0.84pTsc
0.101325
15
22773352006.255103（m3/标m3）
1.648
3.244
Cg
CgrTr
PcTr
4.6241.648＝0.06（8MPa1）
7）粘度
0.0117
16.836
3.244
g/g1g11.40.01170.01638（mPas）
8）若日产气为104m3,求其地下体积。
VgfBgVgsc6.25510310462.55（m3）
4.知常压下天然气各组分的体积组成：
CH487.0%,C2H64.0％，C3H81.0%，
C4H100.5%，N27.5%。
若相对密度为0.88，地层压力为15MPa，地层温度为38OC，求天然气的压缩因子。
组分
体积组成yi/%
yi
Pci
Tci/%
CH4
87
94.06
4.604
190.55
C2H6
4.0
4.32
4.880
305.43
C3H8
1
1.08
4.249
369.82
C4H10
0.5
0.54
3.797
425.16
N2
7.5
100
4.608
198.72
合计
100
Pch
15
4.608
3.255
38273
198.72
1.565
查图得ZCH0.805
ZgZCH（1YN2）ZN2YN2
0.805（17.5%）1.0367.5%
0.822
5.某天然气在温度为93.33OC、压力为14.06MPa时，视临界温度和视临界压力分别为225.19K和5.538MPa，在该天然气中，H2S的摩尔分数为18.41%，CO2的摩尔分数为1.64%，试计算含H2S和CO2的天然气压缩因子。
6.求相对密度为0.743，地层压力为13.6MPa，地层温度为93.3OC时天然气的压缩因子。
7.在压力为10MPa，温度为40OC的砂岩地层中储藏有天然气，其物质的量的组成
为:
CH470.0%,C2H66.0%,C3H810.0%,C4H106.3%,C5H127.7%,设岩层孔隙度为
20%，气体饱和度为80%，求1m3岩层体积中的天然气量（标m3）
解：
T
40273
251.64
1.244
组分
组成/%
Pci
Tci/%
CH4
70.0
4.604
190.55
C2H6
6.0
4.880
305.43
C3H8
10.0
4.249
369.82
C4H10
6.3
3.797
425.16
C5H12
7.7
3.369
469.6
总计
4.439
251.64
PP102.253
Pc4.439
①Bg
PscTZ0.101325（27340）0.5870.00635（m3/标m3）
PTsc10（27320）
VgsV地下SoBg120%80%0.0063525.20（标m3）
②Bg3.458104Z273Pt
8.有一含气层（湿气），其地层压力为20MPa,地层温度为75OC，气体的相对密度为0.70，
该气层的地下含气体积为
109m3，求该气层的储量。
Pc
Tc
5.10210.68950.7
132.2222
116.6667
20
4.61945
75273
4.3295
4.61945
0.7213.8889
213.8889
1.627
查z0.835
Bg3.45810
4ZT
P
3.4581040.835752730.005024
20
VgsVBg1090.0050241.991011（标m3）
9.天然气的相对密度为0.70，地层温度为99OC，地层压力为15.64MPa，计算气体的体积系数。
10.某一地层气体在65.55OC时，压缩因子Z随压力P的变化情况和表1.0所示
表1.1
P/MPa
0
3.515
7.031
14.061
21.092
28.133
35.154
V
1.00
0.92
0.86
0.80
0.82
0.89
1.00
试绘出Z和P的关系曲线，并用图解法确定压力分别为7，15及28MPa处的斜率，然后再求出在这些压力下的气体压缩系数。
11.已知某气井深4554m，地层压力为54.141MPa，地面平均温度为17.0OC，地温梯度为0.02OC/m，天然气的压缩因子为1.148，相对密度为0.574（干气），求天然气的地下密
度。
t45540.0217.0108.08（℃）
rg
Mg
Ma
MgrgMa0.57428.9716.464g/mol
PVZMMgaRT
Mg
MgP
ZRT
rgMaP
ZRT
3484.4gP
ZT
12.已知某气井地层压力为53.752MPa，地层温度为105.58OC，根据天然气分析知，相对密度为0.57，临界压力为4.762MPa，临界温度为192.3OC，求天然气的地下密度。
13.气体组成如表1.2所示
表1.2
组分
CH4
C2H6
C3H8
C4H10
C5H12
C6H14
体积系数
/%
81.0
7.5
5.5
4.0
1.5
0.5
若地层压力为136MPa，地层温度为99OC，求气体的粘度。
14.试估算某一凝析气藏气在49.2MPa和104.44OC下的粘度。
已知这一气体的相对密度为0.90，并含有摩尔分数为2%的N2，4%的CO2和6%的H2S。
15.天然气的相对密度为0.743，地层压力为13.6MPa，地层温度为93.3OC，求天然气的绝对粘度和运动粘度。
16.某油田气的组成如表1.3所示。
表1.3
组分
CH4
C2H6
C3H8
C4H10
摩尔积分
0.902
0.045
0.031
0.022
若油层温度为32OC，油层压力为8.3MPa。
（1）求气体的压缩因子；
（2）求气体的体积系数；
（3）若油井日产气10000m3（标准状态），它在地下所占的体积为多少？
（4）计算该气体的压缩系数；
5）计算该气体的粘度。
组分
摩尔组成/%
yi
Pci
Tci/%
CH4
0.902
0.0130
4.604
190.55
C2H6
0.045
0.112
4.880
305.43
C3H8
0.031
0.0098
4.249
369.82
C4H10
0.022
0.0091
3.797
425.16
合计
4.588
206.44
8.3
4.588
1.809
1）
Tr
32273
Z0.82
1.477
206.44
4273t
2）Bg3.458104Z
3）VgBgVos0.01042104104.2（m3）
4）由P、T查[CgrT]P图，
得CgrCg0.142Cg[CgrT]（PT）
Cg
5）
gi
n
i1
n
ixiMi/（xiMi）
i1
0.01258（mPas）
由P、T查得，
1.25
g
1.250.1258
0.0157（mPas）
17.有一凝析气藏。
有其流体的高压物性分析得到压力-温度关系如图1.1所示，图中A点代表气藏压力及密度。
试分析：
（1）此气藏在开采过程中的相态变化；
（2）为了减少凝析油的损失，可采取什么措施？
为什么？
18.根据某油田所取油样的高压物性试验，得到如图1.2所示的压力—温度关系图，油藏的压力及温度如A点所示，试说明此油藏的类型，并分析开采过程中的变化情况。
19.原始气体组成列表于表1.4中，以致原始地层压力pi=26.78MPa，地层温度T=346.68K。
计算地层温度下（收敛压力PCV=35.0MPa,由其他资料得C7的临界温度为596.9K）。
表1.4地层温度不同压力下的平衡常数
组分
ni
地层温度、不同压力下的平衡常数
14.062MPa
21.093MPa
28.124MPa
C1
0.7250
2.23
1.70
1.30
C2
0.14110
1.00
0.97
0.98
C3
0.0812
0.57
0.69
0.82
i-C4
0.0224
0.40
0.54
0.71
n-C4
0.0113
0.35
0.49
0.69
i-C5
0.0072
0.22
0.36
0.57
n-C5
0.0049
0.19
0.32
0.55
C6
0.0035
0.11
0.20
0.41
C7
0.0035
0.0078
0.24
0.09
20.某油井产物的ni值和20OC下的平衡常数见表1.5
表1.5
组分
ni
20OC时不同压力下的平衡常数
5.0MPa
3.0MPa
1.0MPa
0.1MPa
N2
0.029
22.00
36.70
110.00
1100.0
C1
0.207
5.00
9.00
25.00
247.00
C2
0.021
0.90
1.20
2.80
28.70
C3
0.032
0.38
0.42
0.90
8.00
C4
0.058
0.18
0.17
0.30
2.50
C5
0.032
0.08
0.07
0.10
0.80
C6
0.621
-
-
-
-
试计算一次脱气分离出来的液量，并对分出液量进行对比。
（已知脱气温度：
20OC；一次脱气压力：
0.1MPa；多级脱气时，一、二、三、四级脱气压力分别为5.0，3.0，1.0，0.1MPa。
）
21．某地油层样品，在地层条件下原始体积为310cm3，当地温降到15.5OC，压力降到大气压时，液体体积减少到204cm3，并析出218103cm3气体，计算天然气在原油中的溶解
度。
Vgs解：
Rs
T3
VgTTo218103
293
27315.5
221.4（标m3）
VVogss1.085103（标m3/m3）
22.
876124.721000.72
VscBo11.42
704.7kg/m3
在饱和压力下，1m3密度为876kg/m3的原油中溶解相对密度为0.75的天然气138m3，
解：
油的质量：
876kg/m31m3=876kg
g
Mggg
g0.75gg
Maa1.205
气的质量：
g1.2050.751030.90375kg/m3
M
ggVg1.2050.75138124.72kg
在饱和压力下体积系数为1.42，求饱和压力下原油的密度
饱和条件下油密度
gf
Mgf
Vgf
23.某断块地层压力为22.55MPa，地层温度为72OC，泡点压力为21.84MPa，油气分析数据表1.6和表1.7，求当地层压力分别为21.0MPa及20.0MPa时的两相体积系数。
表1.6地层油的分析数据（泡点压力为21.84MPa）
P/MPa
21.84
21.0
20.0
BO
1.311
1.303
1.295
RS（m3/m3）
119.0
114.2
109.0
表1.7天然气的分析数据（g=0.684）
组分
CH4
C2H6
C3H8
i-C4H10
n-C4H10
i-C5H12
n-C5H12
N2
体积分数/%
87.34
4.97
2.96
1.35
1.93
0.79
0.51
0.15
24.某一地层油在原始压力Pi=18.5MPa时的体积为10cm3；当地层压力降到14MPa时，释放出的13.4cm3的气体后，油的体积为8.7cm3；原油在地面脱气后剩下的体积为
7.8cm3，试求原始压力下油的体积系数、14MPa时油的单相及两相体积系数。
解：
（1）
Boi
10
7.8
1.282（m3
m3）
（2）
P
14MPa,
Bo
8.7
1.115（
m3m3）
7.8
8.7
13.4
33
Bt
2.833（m3m3）
7.8
25．由某一地层油样的高压物理性质试验，得出如图1.3所示的溶解度曲线。
求：
（1）原始溶解气油比；
（2）泡点压力；
（3）当油层压力降到12.5MPa时，从油中分出的游离气有多少？
解：
（1）Rs106.7（标m3）
（2）Pb17.2（5MPa）
Vg（RsiRs）Vos
（3）单位体积油中，（106.781.3）125.4（标m3m3）
26．查图版计算油藏压力为20MPa，温度为93OC，含盐质量浓度为3104g/m3的地层水的压缩系数。
27．某油藏地面原油的密度为0.8762g/cm3，所溶解的天然气的相对密度为0.80，油层温度为71.11OC，溶解气油比为100m3/m3，试查图版估算在16.6MPa下的底层油体积系数
解：
Glas（1980）公式：
**
lgPb1.7447lgPb*0.3022（Pb*）20.3946
Pb*
4.0876（Rs）0.816g
1.8213（5.625102T1）0.173
124.6285（1.0761）0.989
O
4.0876（100）0.816
0.8
1.8213（5.625102（27371.11）1）0.173
124.6285（
1.076
0.8762
1）
0.989
22.3183
Pb25.6296MPa
P16.6Pb25.6296选择Vazques和Beggs（1980年）公式
PPb时，
211.076
Bo1C1Rs（C2C3Rs）（6.4286102T1）
（1）gso
gs
gp1
0.248（8
1.076
1）（5.625102Tsep1）（lgPsep0.1019）
28．某地层油在地面脱气的密度为0.78g/cm3，脱出气体的相对密度为0.8，原始溶解气
油比为178m3/m3，目前油藏压力为13.6MPa，油藏温度为93OC，试查图版确定地层油泡点压力、收缩率及粘度。
29.有一封闭未饱和油藏，如图1.4所示，原始储量在标准状况下为N（m3），原始压力pi，
溶解气油比为Rsi（m3/m3）；目前压力P低于泡点压力Pb,累积采油为Np（m3）,平均生产气油比（累积产气与产油之比）为Rp（m3/m3）,目前压力下油、气体积系数分别为Bo、Bg，
溶解气油比为RS（m3/m3），试写出下列平衡表达式（不考虑岩石及束缚水弹性）：
原始溶解气量=采出气量+目前溶解气量+自由气量
解：
NRsiRpNp（NNp）RsNBoi（NNp）BoBg
习题2
1.某岩样的粒度组成如表2.1所示，其孔隙度=25.9%，取校正系数C=1.3，试计算岩样的比面值。
表2.1
颗粒直径/mm
<0.01
0.01-0.05
0.05-0.1
0.1-0.15
0.15-0.2
0.2-0.3
>0.3
质量分数/%
4
2
10
68
6
6
2
解：
颗粒直径/mm
<0.01
0.01-0.05
0.05-0.1
0.1-0.15
0.15-0.2
0.2-0.3
>0.3
平均直径/mm
0.01
0.017
0.067
0.12
0.171
0.24
0.3
质量分数/%
4
2
10
68
6
6
2
Si
C6
（1）
100
gidi
862）
0.1710.240.3）
6（125.9%）421068
1.3（
1000.010.0170.0670.12
2323
76.004（mm/mm）760（cm/cm）
2试证明等径球形颗粒正排列理想原始的孔隙度=47.5%。
证明：
设模型边长为L，每边均排列直径为D的小球n个
则每个小球的表面积为D2
每个小球的体积为
D3
6
Sv
n3D3
33
nD
6
33
n3D3
1647.64%
3设有一块干净岩样，在空气中的质量W1
27.760g，饱和煤油后在煤油空气中的质量
32nD
33nD
W230.665g，饱和煤油后在煤油中的质量W319.178g，煤油的密度为0.876g/m3，试求该岩样的孔隙度。
解：
V空隙
W2W1
o
30.66527.760
0.876
3
3.3162（cm3）
岩石受到的浮力等于其排开液体的重量
V骨架
W1W3
o
W湿W浮
V外表
o
30.66519.178
0.876
3
13.11
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