油层物理习题Word格式.docx

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17.岩石的束缚水饱和度（Swi）：

存在于砂粒表面和砂粒接触角隅以及微毛管孔道中等处不流动水的饱和度。

18.天然气的摩尔组成（Ni）：

Yi=Ni/Σ式中：

Ni—组分的摩尔数，n—气体组分数

19.天然气的分子量（M）：

M=Σn（YiMi）式中：

Mi——组份i的分子量，n——组成数，Yi——天然气各组分的摩尔组成。

20.天然气的比重（γ）：

γ=ρg/ρa式中：

ρg—天然气的密度；

ρa—空气的密度。

21.天然气的压缩因子（Z）：

天然气与理想气体之间的偏差值。

22.天然气的体积系数（Bg）：

Bg=Vg（油气藏条件）/Vo（标准状况下）

23.天然气的压缩系数（Cg）：

Cg=-1/V（V/P）T当压力每变化一个单位时，气体体积的变化率。

24.流体的粘度：

流体在流动时由于内部摩擦而引起的阻力

25..接触分离：

分离过程中分出的气相始终与液相接触，系统组成不变，气、液两相平衡，到分离完时才排出气。

26.多级分离：

降压过程中，每一级脱出的气定压排走后，液相继续下一级脱气，油气来不及建立热力学平衡，系统组成不断改变。

27.地层油溶解油气比（Rs）：

单位体积地面原油在地层温度和压力下所溶解的天然气的标准体积。

28.天然气在石油中的平均溶解系数（α）：

当压力增加一个单位时，单位体积地面油所溶解的气量。

α=（Rs2-Rs1）/（P2-P1）

29.地层油的体积系数（B0）：

B0=VF/Vs地层油与它在地面标准状况下脱气后体积的比值。

30.地层油两相体积系数（Bt）：

当地层压力低于饱和压力时，在某一压力下，地层油和释放出气的总体积与它在地面条件下脱气油体积的比值。

31.地层油的压缩系数（Co）：

Co=-1/VF（V/P）T定温下单位体积地层油在压力改变一个单位时体积变化率。

32.地层油的饱和压力（Pb）：

油藏中开始出现第一批气泡时的压力。

33.地层油的比重（d204）：

在20oC下的原油密度与4oC下水的密度之比。

34.地层油的析蜡温度：

原油降温时，开始有了蜡结晶析出的温度。

35.比界面能：

σ=R/S式中：

R——自由界面能，S——界面层的面积，单位面积界面上所具有的自由界面能。

36.选择性润湿：

当固体表面有两种流体存在，某种流体自发地驱开另一种流体的现象。

37.斑状润湿：

同一岩样表面上由于矿物组成不同表现出不同的润湿性。

38.混合润湿：

同一孔道中不同位置的润湿不同，在小孔隙的砂粒接触处常是亲水的，而在大孔隙的砂粒表面常是亲油的。

39.毛细现象：

湿相流体在毛管中的上升现象。

40.毛管力：

毛管中平衡弯液面两侧非湿相和湿相压力差的一种附加压力。

41.球面上的毛管压力Pcs=2σ/R=2σcosθ/r

42.阀压（Pr）：

非湿相流体进入已饱和湿相流体的岩样，驱替开始时的起始压力。

43.饱和度中值压力（P50c）：

驱替Pc曲线上饱和度为50%时对应的Pc值。

44.最小湿相饱和度（Sw）min：

驱替压力达到最大时，未被非湿相充满的孔隙体积百分数。

45.驱替：

非湿相驱湿相的过程。

46.吸吮：

湿相自动驱开非湿相的过程。

47.有效渗透率：

当多相共存时岩石对每一相流体的通过能力。

48.相对渗透率：

每相流体的有效渗透率与岩石绝对渗透率的比值。

49.产水率（fw）：

fw=Qw/（Qw+Q0），是产水量与产液量的比值。

50.末端效应：

两相流动时，在岩样末端，由于毛管孔道间断引起的湿相饱和度富积和见水滞后的现象。

5１、油层物理：

是研究储层岩石、岩石中的流体（油、气、水）以及流体在岩石微小孔道中渗流机理的一门学科。

52、水力沉降法：

是基于大小不同的颗粒在粘性液体沉降速度不同进行分离的原理。

5３、粒度中值：

在累计分布曲线上相应累计重量百分数为50%的颗粒直径。

5４、分选系数：

代表碎屑物质在沉积过程中的分选的好坏。

5５、孔吼比：

孔隙与喉道直径的比值。

5６、孔隙配位数：

每个孔道所连通喉道数。

5７、孔隙迂曲度：

用以描述孔隙弯曲程度的一个参数。

5８、比热：

把一克岩石的温度生高一度所需的热量叫做比热容量，简称比热。

5９、泡点：

是在温度一定的情况下，开始从液相中分离出第一批气泡的温度。

6０、露点：

是温度一定是开始从气相中凝结出第一批液滴的压力。

6１、天然气：

是指在不同的地质条件下自然形成、运移，并以一定的压力储集在地层中的气体。

6２、地层有的密度：

单位体积地层油的质量。

6３、原油的凝固点：

是指原油由能流动到不能流动的转折点。

6４、界面：

截面是非混溶两相流体之间的接触面。

6５、润湿：

是指流体在界面张力的作用下沿岩石表面流散的现象。

66、不均匀系数：

指累积分布曲线上某两个重量百分数所代表的颗粒直径之比值。

67、孔吼比：

孔隙与吼道直径的比值。

68、岩石的绝对孔隙度：

指岩石的总孔隙体积Va与岩石外表体积Vb之比。

69、交接类型：

胶结物在岩石中的分布状况以及它们与碎屑颗粒的接触关系。

70、临界凝析温度：

当体系温度高于最高温度CT时，无论加多大的压力，体系也不能液化，此温度称为临界凝析温度。

71、油气分离：

伴随着压力降低而出现的原油脱气现象。

72、天然气等温压缩系数：

在等温条件下，天然气随压力变化的体积变化率。

73、矿化度：

地层水中含盐量的多少，代表矿化度的浓度。

74、润湿性：

当存在两种非混相流体时，其中某一相流体沿固体表面延展或附着的倾向性。

75、接触角：

过气液固三相交点对液滴表面所做切线与液固界面所夹的角。

76、附着功：

将单位面积固-液界面在第三相中拉开所做之功。

77、润湿反转：

我们把固体表面的亲水性和亲油性的相互转化叫做润湿反转。

78、部分润湿：

也称斑状润湿，是指油湿或水湿表面无特定位置。

79、静润湿滞后：

油、水与固体表面接触的先后次序不同时所产生的滞后现象。

80、动润湿滞后：

在水驱油或油驱水过程中，当三相周界沿固体表面移动时，因移动的延缓而使润湿角发生变化的现象叫动润湿滞后。

81、拉普拉斯方程：

82、相渗透率：

多相流体共存和流动时，其中某一相流体在岩石中的通过能力大小。

83、三次采油：

针对二次采油未能采出的残余油和剩留油，采用向地层注入其他驱油工作剂或引入其他能量的方法。

84、阻力系数：

是指在有油存在的多孔介质中，水的流度与聚合物溶液的流度只比。

二、综合题和计算题答案

1、试论述粘土遇滤水膨胀原因和消除的方法。

答：

因粘土中含有蒙脱石等遇水易膨胀的矿物。

蒙托石晶层是分子间作用力联结，其联结弱，水分子易进入层间引起膨胀。

此外蒙托石表面呈负电性，易吸附阳离子形成水化层。

粘土膨胀性还和水的性质有关，水中电解质浓度增加，膨胀性减弱，粘土在酸性水中解离，晶层表面带正电就不会吸附阳离子形成水化层，因此可以通过注盐水、注酸水（需有防腐措施）、注聚合物等方式消除粘土的膨胀。

2、设某断块砂岩体积为14.4*107立方米，孔隙度为20%，地层油的压缩系数Co=1*10-4/兆帕，水的压缩系数Co=4*10-4/兆帕，砂岩的压缩系数Cf=1*10-4/兆帕（以岩石体积为基础），油层压力20.0兆帕，饱和压力19.0兆帕，束缚水饱和度25%，原油比重为γo=0.86，体积系数Bo=1.2，向这个断块油层弹性能量驱油，可以采出多少油？

C=Cf+Ф（CoSo+CwSw）=1*10-4+0.2[（1-25%）*10*10-4+25%*4*10-4]=2.7*10-4（1/Mpa）

地层油：

Vo=C*Δp*Vf=2.7*10-4（20-19）*14.4*107=3.89*104m3

地面油：

Go=Vo*Vo/Bo=3.89*104*0.86/1.2=2.79*104T

3、为何说岩石的绝对渗透率是岩石本身固有的属性？

答：

岩石本身固有的孔隙结构，其让流体通过的能力是一定的。

此外外界条件如流体粘度压差等到改变岩石的绝对渗透率是不变的。

4、用空气测定岩心渗透率，岩心直径d=1.9cm，L=2.54cm，空气在常温下的粘度μa=0.0183毫帕.秒，岩心入口处的压力P1=1500毫米汞柱，出口压力P2=750毫米汞柱，通过岩心的空气流量在标准情况下（常温，大气压）为Qo=35厘米/秒，求所测岩心的渗透率为若干？

K=2ρoQoμL/A（P21-P22）=2*1*35*0.0183*2.54/{3.14*1.92/4[（1500/760）-（750/760）]}

=0.393D

5、试论述岩石的渗透率具有面积因次。

（1）、K=QμL/（FΔP）=L3/T/F*T/L2L2/（L2*FL2），可见K的因次为面积因次

（2）、K=Фr2/8由数也可看出具有面积因次。

（3）、岩石中孔道截面积越大，K的数值就越大。

6、如何根据孔隙大小分布曲线判断孔隙的均匀程度和渗透率的好坏？

孔隙大小分布曲线尖峰越高表示孔隙越均匀，若曲线尖峰越向右移表示渗透率越高。

7、试论述油层综合弹性系数的物理意义？

当油层压力改变0.1MPa时，单位体积岩石中孔隙和液体总的体积变化。

它代表岩石和流体弹性的综合影响，是考虑地层中弹性储量和弹性能量的重要参数。

8、用同一块岩心测定岩石含油、水、气饱和度，岩石渗透率，岩石的孔隙度，岩石的比面和岩石的碳酸盐含量，其先后顺序应如何安排？

顺序：

（1）岩石含油、水、气饱和度（S0、Sw、Sg）；

（2）岩石孔隙度（Ф）；

（3）岩石渗透率（K）；

（4）岩的比面；

（S比）；

（5）岩石的碳酸盐含量。

9、写出渗透率（K）、孔道半径（r）、孔隙度（Ф）和比面（S）之间的函数表达式。

并指明适用范围。

K=Фr2/8,K=Ф3/2S2，其适用范围是等径毛管所组成的假想岩石。

10、画出地层油相态示意图，并结合代表的油、气藏类型加以说明。

（1）一般气藏：

临界凝析温度和下露点线右侧如F点

（2）反凝析气藏：

温度介于临介温度和临界凝析温度之间，上露点线上侧，如A点（3）带有反转凝析气顶的油藏：

两相区内；

上露点线下面阴影区（4）未饱和油藏：

温度低于临界温度，泡点上方如J点（5）饱和油藏：

两相区内如L点以及泡点线上如I点（6）易挥发油藏：

温度接近临界温度，泡点线上方，如M点。

11、什么是反凝析气藏，其形成的原因和开发中应注意什么？

反凝析气藏的温度介于临界温度和临界凝析温度之间，上露点线的上方，其形成的原因是液相溶于气相中呈非液非气的雾状，开采时应使开采压力高于上露点压力。

12、未饱和油藏原始饱和压力的概念和重要性以及影响因素。

未饱和油藏原始饱和压力是压力降低开始出现第一批气泡时的压力。

重要性：

（1）它是区分油藏烃类以单相油或油气两相同时存在和渗流的界限；

（2）反映和控制油藏驱动方式的主要标志；

（3）地层油物性发生突变的转折点。

影响因素：

（1）油气的性质；

（2）温度和压力影响，特别是温度的影响；

（3）断层隔档的影响。

13、试述地层油九个物性参数和压力的关系曲线。

（见图）

14、大庆长垣地层油的物性参数（原始饱和压力Pb、平均溶解系数α、粘度μo、密度ρo、体积积系数Bo、压缩系数Co）由北至南的变化规律，并说明其原因。

由于北部油重气轻不易溶于油中、易分离，在较高压力下分离出第一批气泡故高，因气不易溶于油中，故平均溶解系数（α）低。

油中气得少使油的粘度（μo）高。

也是由于油中气少，而使体积系数（Bo）和压缩系数（Co）都小。

南部的情况与此相反。

15、影响选择性润湿的因素有哪些？

（1）岩石矿物组成的影响；

（2）油藏流体性质的影响；

（3）岩石微观结构的影响；

（4）活性物质的影响；

（5）温度的影响；

（6）岩石表面粗糙的影响。

16、毛管效应所产生的附加阻力及其对采油的利。

如何减少该阻力。

静毛管效应产生的第一种附加阻力：

P1=2σwocos/r-σwo/r

动毛管效应产生的第二种附加阻力：

PⅡ=2σwo（1/R``-1/R`）

贾敏管效应产生的第三种附加阻力：

PⅢ=2σwo（1/R`1-1/R`2）

利用毛管效应的例子是用乳状液、泡沫等堵水以及“三采”中的泡沫驱等。

毛管效应的害处是液滴和气泡引起的阻力额外地消耗能量，甚至使位于低渗透的层油井不能也油。

17、试判断左图中亲水岩和的孔道大小（r）、孔道均匀程度、渗透率（K）、束缚水饱和度（Swi）、阀压（PΥ）、油水过渡带的厚度（h）、粗歪度或细歪度，并画出岩石Ⅰ和Ⅱ的孔隙大小分布曲线。

岩石Ⅰ：

r大、r均匀、k大、Swi小、PΥ小、h小粗歪度

岩石Ⅱ：

r小、r不均匀、k小、Swi大、PΥ大、h大细歪度

18、在一油藏中，若其气体渗透率为0.060达西，而油的渗透率为0.250达西，气体粘度为0.015厘泊，而油的粘度为1.25厘泊，试求

（1）气和油的流度各为多少？

（2）气驱油之流度比为多少？

（1）气的流度：

λg=Kg/μg=0.060/0.015=4D/mpa*s

油的流度：

λo=Ko/μo=0.250/1.25=0.2D/mpa*s

（2）气驱油的流度比：

M=λg/λo=4D/mpa*s/（0.2D/mpa*s）=20

19、简述油水两相渗流时相界面的物理化学现象及其对渗流过程的影响。

当岩石中存在油水两相时，其两相之间都存在界面能、油水和岩石之间会产生选择性润湿现象，继而产生毛细管压力。

当水驱油发生在亲油孔道时，毛管压力是水驱油的阻力；

当发生在亲水孔道时，毛管力是水驱油的动力，但当驱动压力较大时，弯液面会发生反转现象，毛管压力也会变成水驱油的阻力。

由于水粘度低会向前突进，当通过孔隙喉道时，会形成水滴。

另外，当水驱并联孔道中的油时，不论速度大还是速度小，都会在小孔道或是大孔道残留油滴。

一旦形成上述水珠和油滴就会产生一系列的毛管效应，会有PⅠ=2σ/R-σ/r,PⅡ=2σ（1/R”-1/R’）和PⅢ=2σ（1/R’1/R”2）的毛管附加阻力。

还会产生念式流动，使渗滤速度大大降低。

此外，孔隙表面存在的具有异常粘度和强度的吸附层，也使渗滤阻力大大增加。

20、试论述岩石有效渗透率小于绝对渗透率。

由于多相流动时，每两相之间都存在界面能，流体和岩石之间会发生选择性润湿和毛管压力，在一般的驱动速度下，毛管力是水驱油的阻力，流体通过孔隙喉道或在并联孔道中流动时会产生气泡和液滴，这就产生了静和动毛管效应以及贾敏效应引起一系列毛管附加阻力。

此外，念珠式流动，孔隙表面反常粘膜和高强度的液膜都使渗滤阻力大大增加。

在多相流动时由于其它相的存在，也使该相渗滤面积减少，因此，岩石的有效渗透率小于绝对渗透率#。

2１、设有一块砂岩岩心，长度L=３cm，截面积A=2cm2，在压差ΔP=2大气压下，粘度为1cp的盐水和粘度为3cp的油通过该岩心的流量为别为0.5cm3/s和0.167cm3/s，通过计算证明岩石的绝对渗透率K为一常数。

证明：

根据达西定律，盐水通过该岩心时　　

油通过该岩心时　　　

显然K1=K2，无论哪种流体流过该岩心，算得的岩石绝对渗透率都是一样的，即：

岩石的渗透率不随流过其流体的改变而改变，为一常数。

2２、已知一假想岩石，设其单位面积中有ｎ根半径为ｒ的毛细管，截面积为A，长度L，根据达西定律与泊稷叶定律推导渗透率与孔隙半径的关系。

推导：

根据泊稷叶定律得单根毛管流量为：

则面积为A的假象岩石总流量为：

根据达西定律，流量为：

上述二式右端相等，即：

又假象岩石的孔隙度为

带入上式整理得：

2３、已知标准状况下温度为T0,压力为p0,试根据气体状态方程推导压力p温度t的油层条件下天然气的体积系数Bg。

在标准状况下，气体近似服从理想气体的状态方程，那么

在实际地层条件下，气体的体积可按真实气体状态方程求出

，

其中T=273+t，根据气体体积系数的定义：

2４、什么是接触角，根据其定义划分岩石的润湿性。

所谓润湿角是指极性大的流体在三相周界面处的切线与该相流体和固体之间的界面所夹（包含该项流体）的角，一般用θ表示。

根据接触角的定义，可将油－水－岩石系统划分为以下几种情况：

1）θ＝０时，岩石是强亲水2）θ<

90时，岩石亲水憎油3）θ=90时，岩石中性润湿4）θ>

90时，岩石亲油憎水5）θ=180时，岩石强亲油

2５、什么是物质的自由界面能，有哪些性质？

物质表面分子同时受内不物质分子和外部空气分子的作用力，由于内不物质分子的引力远大于空气分子的引力，所以表面层分子受合力的方向指向物质内部并与表面垂直，因而分子具有向物质内部运动的趋势，即水相表面有自动缩小的趋势。

这种表面层分子力场的不平衡使得这些表面层分子储存了多余的能量，我们把这种能量称为自由界面能。

具有以下性质：

1）界面越大，自由界面能也越大2）两相分子的极性差越大，自由界面能也越大3）自由界面能并不限于截面上的单分子层，而使存在于两相界面到分子力场达到平衡时的整个界面层内4）自由界面能与两相的相态有关

2６、已知，有一块岩样长３㎝，面积为２cm2，用单相油或水测得岩石绝对渗透率为0.375μm2。

若在同一岩样中饱和７０％的盐水和３０％的油并保持饱和度在渗流过程中不变，当压差为0.2Mpa时，测得盐水的流量为0.3cm3/s，油的流量为0.02cm3/s。

油水的粘度分别为３mPa·

s和１mPa·

s，根据达西定律求油水的相渗透率和相对渗透率。

解：

根据达西定律

　得：

根据相对渗透率的概念：

27、论述胶结物的胶结类型及各自的特点。

胶结类型指胶结物在岩石中的分布状况及与碎屑颗粒的接触关系。

分为以下三种：

1）基底胶结：

胶结物含量较多，碎屑颗粒孤立地分布与胶结物中，彼此不相接触或极少颗粒接触。

胶结物与碎屑颗粒同时沉积，故称原生胶结。

其胶结强度很高。

2）孔隙胶结：

胶结物含量不多，充填于颗粒之间孔隙中，颗粒成支架状接触。

这种情况胶结物多是次生的，分布不均匀，多充填于大的孔隙中，胶结强度次于基底胶结。

3）接触胶结：

胶结物含量很小，一般小于5%，分布于颗粒相互接触的地方，颗粒呈点状或线状接触，胶结物多为原生的或碎屑风化物质，最常见者为泥质，胶结得不结实。

28、论述两组分相图的特点。

1）关于临界点：

混合物的临界压力都高于各纯组分的临界压力，混合物的临界温度则居于两纯组分临界温度之间；

两组分的性质（如分子量、挥发性），差别越大，则临界点轨迹所包围的面积也越大；

随着混合物中较重组分比例的增加，临界点向右迁移。

2）关于两相区：

所有混合物的两相区都位于两纯组分的蒸汽压线之间；

两组分的分配比例越接近，两相区的面积就越大；

两组分中只要有一个组分占绝对优势，相图的面积就变得狭窄；

混合物中哪一组分的含量占优势，露点线或泡点线就靠近哪一组分的蒸汽压线；

两组分性质差别越大，两相区越大。

29、论述天然气的粘度在低压和高压下的影响因素。

在低压下，气体的粘度与分子平均运动速度，平均自由程和密度有关。

由于气体分子的非定向热运动，随温度增加，运动速度增加，所以粘度增大。

当压力增大时，单位体积内分子数目增多，但是由于分子平均自由程减短，而使二者的相互影响抵消，所以在接近大气压的低压条件下气体的粘度与压力无关。

另外在低压下同一族类的范围内，气体的粘度随分子量的增加而减小。

气体在高压下的粘度不同于在低压下的粘度，它将随压力的增加而增加，随温度的增加而降低，同时随分子量的增加而增加，即具有类似于液体粘度的特性。

这是以内：

在高压下对粘度的影响由气体分子间的相互作用力起主要作用。

压力增高，分子间距离减小，分子间引力增大，气层间产生单位速度梯度所需的层面剪切应力很大，使得粘度也增大。

30、论述油气分离的分类，各自的特点。

油气的分离通常有两种基本类型：

一种是接触分离，一种是微分分离。

接触分离：

即一次或分几次将系统的压力降到指定的脱气压力，但在油气分离过程中分离出来的气体与石油始终保持接触，系统的组成不变。

微分脱气：

在脱气过程中，分多次将压力降到指定压力。

每一次降压后，分处的气体都从容器中排出，使气液分开，亦即脱气是在　不断降压，不断排气，系统组成也在不断变化的条件下进行的

31、注水开发油田饱和压力如何变化，其影响因素有哪些？

1）由于注入水与原油的相和作用，原油中一部分轻质组分溶解于水中，使油气比和饱和压力下降；

2）水和原油相互作用的结果使原油性质变差，使油气不易互溶，因而饱和压力上升；

3）由于注水中往往溶有一定量的空气，其中氧气与原油发生氧化，使天然气中增加来氮气，使饱和压力升高。

由于以上三个因素的相互影响，就造成了原油含水后饱和压力变化的复杂性。

32、论述油水相对渗透率曲线的分区及特点。

一般分三个区：

1）单相油流区2）油水同流区3）纯水流动区。

特征可归纳为：

1）无论湿相还是非湿相都存在一个开始流动的最低流动饱和度值，当流体饱和度值小于该最低饱和度值时，流体不能流动。

2）非湿相饱和度未达到１００％时，其相对渗透率可以达到１００％；

而湿相饱和度则必须达到１００％，其相对渗透率才可能达到１００％。

3）两相同时流动时，两相相对渗透率之和小于１，并且在等渗点处到到最小值。

33、以空气-水界面为例论述自由表面能产生的原因。

水相内分子层的每一个分子，由于它们同时受到周围同类分子的作用，所以其分子力场处于相对平衡状态，即周围分子力的合力为零。

而水表面层的分子，由于它们一方面受到液体层内分子力的作用，同时另一方面又受到空气分子的作用，由于水的分子力远远大于空气的分子力，所以表面层分子就会自发地力图向下沉入水中，表面层分子受到周围分子力的作用合力不再为零，力场也不再平衡。

表层分子比液相内分子储存有多余的“自由能”，这就是两相界面层的自由表面能。

34、论述毛管压力曲线的应用。

1）研究岩石孔隙结构；

2）根据毛管压力曲线形态评估岩石储集性能的好坏；

3）应用毛管压力曲线确定油层的平均毛管压力

函数；

4）确定油（水）饱和度随油水过渡带高度之间的变化关系；

5）利