油层物理 何更生版 作业答案 - 部分

第一章 储层岩石的物理特性

1、何谓粒度及粒度组成？如何求得？结果又如何表示？

答：粒度：岩石颗粒的大小称为粒度，用其直径来表示（单位mm或μm）。

粒度组成：砂岩的粒度组成是指不同粒径范围（粒级）的颗粒占全部颗粒的百分数（含量），通常用质量百分数来表示。

如何求得：通常用筛析法和沉降法来测定粒度及粒度组成。 结果如何表示：粒度组成用列表法和作图法表示，作图法可采用不同的图形来表示粒度分布，如直方图、累积曲线图、频率曲线图等等，矿场上常用粒度组成分布曲线和粒度组成累积分布曲线来表示。

2、如何计算岩石颗粒的直径、粒度组成、不均匀系数和分选系数？

答：直径、粒度组成：计算颗粒直径和粒度组成见上题（题1）

不均匀系数：累计分布曲线上累积重量60％所对应的颗粒直径d60与累积重量10％所对应的颗粒直径dl0之比，公式为：

a=1~20

分选系数：用累积重量25％，50％，75％三个特征点将累积曲线划分为四段，特拉斯特取两个特征点定义分选系数为：

3、颗粒分布规律曲线与分选系数表明的岩石颗粒特征是什么？

答：颗粒分布规律曲线表示出岩石粒度的均匀程度以及颗粒按大小分布的特征。

分选系数定量计算粒度组成的均匀程度或特征，分选系数1~2.5为分选好；2.5~4.5为分选中等；大于4.5为分选差。

4、岩石中最常见的胶结物是哪些？如何划分胶结类型？胶结类型如何影响岩石的物理性质？

答：岩石中最常见的胶结物：胶结物的成分最常见的是泥质和灰质，其次为硫酸盐和硅质。 如何划分胶结类型：根据胶结物的成分和含量的多少，生成条件以及沉积后的一系列变化等因素，可划分为基底结胶，孔隙结胶及接触结胶。

胶结类型如何影响岩石的物理性质：胶结类型直接影响岩石的储油物性，胶结物中的

敏感性矿物直接影响储油的敏感性

5、岩石的绝对渗透率是如何定义的？测定岩石的绝对渗透率的限制条件是什么？如何实现这些条件？

答：如何定义：通过达西定律：

其中K值仅取决于多孔介质的孔隙结构，与流体或孔隙介质的外部几何尺寸无关，因此称为岩石的绝对渗透率。

限制条件：（1）岩石中全部孔隙为单相液体所饱和，液体不可压缩，岩心中流动是稳态单相流。

（2）通过岩心的渗流为一维直线渗流。

（3）液体性质稳定，不与岩石发生物理、化学作用。比如不能用酸液测定渗透率；不能使用蒸馏水，应使用地层水（盐水）防止岩石中含有的粘土矿物遇水膨胀而使渗透率降低。

6、岩石渗透率的“1平方米”的物理意义是什么？“1平方米”与“达西”、“毫达西”、“平方微米”之间的关系是什么？

答：“1平方米”的物理意义：1平方米的物理意义是：粘度为lmPa.s的流体，在压差lmPa作用下，通过截面积lm2、长度1m的多孔介质，其流量为1m3／s时，则该多孔介质的渗透率就是1平方米。

21215122

关系：1m=10D=10mD=10um

7、两块岩石具有相同的孔隙度，是否孔隙体积一定相等？孔隙度大是否有大孔隙存在？试说明为什么？

答：两块岩石具有相同的孔隙度，孔隙体积不一定相等，因为孔隙度是指岩石中孔隙体积与岩石总体积的比值，即使两块岩石的孔隙体积不相等，只要孔隙体积与岩石总体积的比值相等，孔隙度就相等。

孔隙度大不一定有大孔隙存在，因为孔隙度不仅与孔隙体积有关，还与岩石外表体积有关。

8、岩石的颗粒直径愈大，则孔隙度也愈大对否？试说明为什么？

答：岩石的颗粒直径愈大，孔隙度不一定也愈大，由等颗粒假想土壤的孔隙度计算公式

可知，理想土壤的孔隙度大小与组成它的颗粒粒径大小无

关，仅取决于排列方式（即

角）。然而，孔隙度与粒径无关的结论并不适用于真实岩石。

根据上千个砂岩统计的规律认为，孔隙度与粒径有关：孔隙度随着粒径的增加而减小，这是因为细粒碎屑磨圆度差，呈棱角状，颗粒支撑时比较松散，因此，它比圆度好的较粗砂粒有更好的孔隙度。

9、岩石的孔隙度大时，则其渗透率是否也大？为什么？

答：岩石渗透率不仅与孔隙度有关，主要还取决于孔隙结构的特性，如孔隙半径和比面。所以岩石的孔隙度大时，则其渗透率不一定也大。

10、岩石中的原始含油饱和度， 如何确定才比较符合实际？

答：油藏投入开发以前所测出的储层岩石孔隙空间种原始含油体积

的比值，即

故当测定出束缚水饱和度

时，则

与岩石孔隙体积

,油藏刚投入开发时，地层中通常只存在油和束缚水两相，

11、一岩样长10cm，截面积为3cm2 ，在0.3MPa压差的作用下，通过粘度为2.5 mPa·s的油，测得流量为0.025cm3/s。该岩石的绝对渗透率为若干？

解：

12、某岩心长为2.5cm，直径d＝2.32cm，用流量管测渗透率时，测得水面由h0到hx，所用的时间为10.2秒．所选用的流量管段长为B＝11406cm3/MPa，又查得测定时室温下的空气粘度为0.0173mPa.s，求该岩石的渗透率为多少？

解：

13、－油藏含油面积为2.5km2，平均有效厚度为33米，孔隙度为0.2，束缚

水饱和度为0.22，假若在原始条件下1.25m3的原油在地面仅有1m3，该油藏储油量为多少？

解：

14、油藏的岩层压缩系数为8.5×10-4MPa-1，水的压缩系数为4.27×10-4MPa-1，油的压缩系数为17.07×10-4MPa-1，气体的压缩系数为213.34×10-4MPa-1，束缚水饱和度为25%，气体饱和度为5%，孔隙度为20%，试计算该油藏的综合压缩系数。

解：原油饱和度为：

由综合压缩系数的定义式：

可得：

15、有一岩样长2.77厘米。直径为3.35厘，在200C时，用水通过它水的粘度为1mPa.s，岩样两端的压差为251毫米汞柱，出口压力为0.101MPa，其流量为0.02厘米3/秒，求用水通过时的渗透率为多少？对于上述岩样、现改用气体通过它，气体的粘度为0.0175mPa.s，压差为25毫米汞柱，出口压力为0.l01MPa，流量为0.12厘米3/秒，求该岩样的渗透率并与水测渗透率相比较。(可用于第54题参考)

解：A=

d2=×3.14×3.352=8.8097cm2，

△p==0.0335MPa

由

得=0.002216μm2

由

得μm2

气测渗透率与水测渗透率有差别，由于气测渗透率时存在滑脱效应，使得气测渗透率值

大于液测渗透率值。

16、某断块油藏含油岩石体积为14.4×107m3、孔隙度为20％，束缚水饱和度为25％，油藏原始地层压力Pi＝21MPa，饱和压力Pb＝19.3MPa。原油压缩系数C0＝99×10-5MPa-1，地层水的压缩系数Cw＝39.6×10-5MPa-1。Cf＝11.2×10-5MPa-1。计算该油藏的弹性采油量为多少？(可用于第56题参考)

解：

＝

弹性采油量＝

17.某井取心，所测孔隙度、渗透率数据如下表。试求（1）孔隙度、渗透率的算术平均值；（2）孔隙度、渗透率的加权平均值。 编号 取心深度（米） 取心层段的厚度（米） 1 2 3 4 2280－2281 2281－2286 2286－2289 2289－2290 1 5 3 1 孔隙度 （％） 20 23 21 26 渗透率（μm2） 0.19 0.25 0.22 0.18

=

5 6 7 2290－2291 2291－2292 2292－2293 1 1 1 13 14 15 0.15 0.16 0.17 解：（1）

==（0.19+0.25+0.22+0.18+0.15+0.16+0.17）/7=0.189

==（20+23+21+26+13+14+15）/7=18.86%

（2）

==0.212

/

=

=/

=（20×1+23×5+21×3+26+13+14+15）/（1+5+3+1+1+1+1）=20.5%

18.某油层岩石的孔隙度为20％，渗透率为0.1μm2， 试计算此岩石的平均孔隙半径和比面。（参考比面的估算方法P15）

2

3

解：比面S=7000=7000×20%×=1979.9cm/cm

平均孔隙半径r=

==2mm

19、边长为1m的立方体，当其分裂成直径为1cm，0.1cm的球体时其个数分别为106和1012个，其比面积分别为多少？

解：

=

=

20.一岩样总重量6.554克，抽提烘干后重6.037克，蒸出水体积为0.35cm3 ，并已测得孔隙度为25％，岩样重率为2.65克／厘米3，油的重度为0.875克／厘米3

，求该岩样的含油、水的饱和度。

解：

6.554g g 2.65g/cm3

=/=6.0372.65=2.278cm3

=0.35(0.252.278)=0.615

21.有一横向非均质岩石如图9所示，并由实验测得各区域内的孔隙度和渗透率：Q1=18%;Q2=22%;Q3=24%;

K1=0.169μm2；K2＝0.320μm2；K3＝0.350μm2； L1＝8cm；L2=14cm；L3＝11cm

（l）用算术平均法计算该岩石的平均孔隙度和平均渗透率； （2）以储集能力为等效依据计算岩石的平均孔隙度。 （3）以渗流能力为等效依据计箕岩石的平均渗透率。

（此题仅作为了解，公式在书上P82）

解：（1）平均孔隙度====21.33%

平均渗透率====0.280

（2）===21.44%

（3）

===0.269

第二章 油气藏流体的物理特性

1、何谓油层流体？何谓“高压物性”？

答：油层流体：储存于地下的石油，天然气和地层水。

高压物性：处于地下的高压，高温下，油气藏流体的物理性质。

2、表示天然气组成的一般方法有哪些？其相互关系如何？ 答：天然气的组成方法有三种：

（1）摩尔组成；（2）体积组成；（3）重量组成(质量组成) 相互关系：可以互相转化。

3、天然气的分子量、密度和相对密度是如何定义的？其分子量和相对密度与组成有何关系？

答：天然气的分子量：标准状况下1摩尔天然气的重量 天然气的密度：指单位体积天然气的质量。 天然气的相对密度：在标准温度和标准压力条件下，天然气的密度与干燥空气密度之比。

分子量与组成的关系：

相对密度与组成的关系：

4、压缩因子Z的物理意义的什么？

答：压缩因子Z的物理意义：给定压力和温度下，实际气体所占的体积与同温同压下理想气体所占有的体积之比。

5、如何确定单组分物质的临界压力和临界温度？ 答：对于单组分体系，其气液两相能够共存的区域只是一条线，即饱和蒸气压线。该曲线的终点C为临界点，所对应的温度为临界温度，所对应的压力为临界压力。

6、如何确定单组分物质的对比压力和对比温度？

.答：气体所处的压力和气体的临界压力之比为对比压力；气体所处的温度和气体的临界温度之比为对比温度。

7、.如何确定多组分物质的视临界压力和视临界温度？

答：将多组分物质各组分的摩尔组成与各组分的临界压力或临界温度的乘积相加，得到多组分物质的视临界压力和视临界温度。 8.、何谓天然气的对应状态原理？

答：当两种气体处于对应状态时，气体的许多内涵性质如压缩系数Z粘度，也近似相同。这即为“对应状态原理”。

9. 何谓天然气的体积系数？何谓天然气等温压缩系数？

答：体积系数：以地面标准状态20度，压力1个大气压，天然气体积为基准

作为标准量（分母），以它在地下（某一P，T条件下）的体积V为比较量来定义天然气的体积系数。 由 则

，

，

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。

10. 单组分物质的临界点是如何定义的？多组分物质的临界点又是如何定义的？

答：单组分物质临界点：对于单组分体系，其液、气两相能够共存的区域是一条线，即饱和蒸气压线，饱和蒸气压线的终点C点为临界点。 多组分物质临界点：泡点线与露点线的汇合点。 11. 何谓泡点和露点？

答：泡点：在温度一定的情况下，开始从液相中分离出的第一批气泡的压力或压力一定的情况下，开始从液相中分离出的第一批气泡的温度。

露点；当温度一定时，开始从气相中凝结出第一批液滴的压力；或者当压力一定的情况下，开始从气相中凝结初第一批液滴的温度。 12. 何谓地层油的饱和压力？

答：一定温度下，当原油中不能再溶解天然气时的压力称为地层油饱和压力。 13. 天然气在原油中的溶解度是如何规定的？其单位是什么？影响溶解度的因素有哪些？是如何影响的？ 答：天然气在原油中的溶解度指的是当压力一定时，单位体积液体中溶解的气量。

33

单位为：（标）m/m 影响因素：1；压力： 2：温度：T越高

时，时 ， 越小

随P增大而增大。 将不在变化。

3：天然气、原油的性质。遵循相近相溶原则，在轻质油中比在重质

油中溶解度大；油气组分越接近越容易溶解。

4：接触时间和接触面积都有影响。

14. 何谓溶解系数？单组分的溶解系数与多组分的溶解系数有何区别？

答：溶解系数指的是当温度一定时，每增加单位压力时，单位体积液体中溶解气量的增加值。

区别；（1）当压力达到一定，单组分的溶解系数接近常数。（2）多组分的溶解系数不是常数。但当压力达到适当区间，多组分的溶解系数会接近单组分的溶解系数。

15. 何谓地层油的饱和压力？其影响因素有哪些？ 答：地层原油的饱和压力是指一定温度下，当原油中不能再溶解天然气时的压力；影响因素：温度，油气的组成，气体总量。

16、地层油的溶解油气比是怎样定义的？其影响因素有哪些？试分析它与天然气在原油中的溶解度的区别与联系。 答：溶解气油比：通常把某一压力，温度下的地下含气原油，在地面进行脱气后，得到

原油时所分离出的气量。

影响因素：压力、温度、油气性质。

溶解气油比与天然气在原油中的溶解度之间的区别与联系：

地层油的溶解气油比和天然气在原油中的溶解度的概念，实质是一致的。溶解气油比是地层中溶解天然气量的度量指标。

原始溶解油气比与泡点压力下的溶解气比是相等的，因此，原始溶解气油比也可以是泡点压力下的溶解气油比；当油藏压力降至泡点压力以下时，溶解气油比将随压力的降低而减少。 当当

，溶解气油比等于溶解度 ，溶解气油比小于溶解度

18. 画出油层烃类相态草图，在图上标出纯油藏，饱和油藏，凝析气藏，气藏的位置，并注意P、T的范围。 解：

19. 定性地画出天然气的体积系数Bg、压缩系数Cg和粘度系数Pg随温度的变化规律。

试画出原油的体积系数B0、两相体积系数U、压缩系数Co和粘度μ0随压力的定性变化规律。

定性地绘出地层水的体积系数BW、压缩系数CW和粘度μW随压力、温度和含盐总矿化度的变化规律

如

20. 一带有刻度的活塞缸内装有45000cm3（在10325Pa,00C时），当温度压力变

03

化到地层条件（17.8MPa,71C时）实测体积为265cm，该气体压缩因子为多少？ 解：由气体状态方程得：

则：

21. 天然气的相对密度为0.6，地层温度为750C，地层压力为20.0兆帕，试计算该天然气的体积系数。

解：由图2--41查得当相对密度为0.6时，视对比温度：视对比压力：

根据算得的Tpr 和Ppr，在图2—40上查得

22.－油藏含油面积为2.5km2，平均有效厚度为33米，孔隙度为0.2，束缚水饱和度为0.22，假若在原始条件下1.25m3的原油在地面仅有1m3，该油藏储油量为多少？

解：

23. 某油储存在一气顶，所占空间体积为10万米3，地层压力为15.0兆帕，地层温度为840C，求该气顶的储存量。（天然气的相对密度为0.7）

(此题对经验公式作为一个提示,公式在书上P140,此公式不用记,但应理解解题步骤)

解：由经验公式，得

则视对比参数 根据算得的

和 = =

，在图2—40上查得

∵

则

24．天然气的组成分析结果为表1-4，地层压力为8.3兆帕，地层温度为32C。

0

表1-4 组 分 CH4 C2H6 摩 尔 组 成 0.902 0.045 Tc，K 190.67 305.50 Pc,atm 47.3 49.8 （1）求出天然气的压缩因子； （2）求出该天然气的体积系数；

C3H8 0.031 370.00 42.6 iC4H10 0.021 408.11 37.9 （3）试折算出10000m3天然气在地下占据的体积； （4）计算该天然气的压缩系数； （5）确定该天然气的粘度。

解：（1）根据天然气的摩尔组成，算出视临界参数 组成 CH4 C2H6 C3H8 i—C4H10 0.902 0.045 0.031 0.021 ∑=0.99 4.6408 4.8835 4.6528 3.6480 4.1860 0.2198 0.1320 0.0766 ∑= =4.6144 190.67 305.50 370.00 408.11 171.98 13.75 11.47 8.57 ∑=TPC=205.77 视对比温度：视对比压力：根据算得的（2） （3） ∵

则

和

= =

=8.3÷4.6144=1.8

，在图2—40（天然气压缩因子图板）上查得Z=0.84

，

下的

，按式（2--65）

（4）由图（2—44）确定出计算出 （5） 组分 ：

=

=

∕

CH4 C2H6 C3H8 0.902 0.045 0.031 16.0 30.1 44.1 0.0113 0.0093 0.0082 4.00 5.48 6.64 3.608 0.247 0.206 0.0408 0.0023 0.0017 i—C4H10 0.021 58.1 0.0071 7.62 0.160 0.0011 Σ=4.221 Σ=0.0459 由表中所列结果，计算天然气在8.3兆帕和32℃下的粘度μg

25. 某油层原始地层压力Pi=25.3MPa,地层温度T=710C。原始油样在地温条件下进行实验，测得数据如下表。

实验数据 压力 溶气量 体积系数 25.3 101 1.310 22.5 101 1.317 19.7 101 1.325 17.6 101 1.333 16.9 99 1.310 12.7 79 1.263 8.4 60 1.21 4.2 40 1.14 1.4 16 1.07 （1） 绘出压力与溶解汽油比，压力体积系数的关系曲线； （2） 这一油藏有无气顶？为什么？ （3） 原始溶解汽油比Psi；

（4） 当P=14Mpa时，1m3油中放出多少气？ （5） 在1.4—17.6MPa之间，平均溶解系数a；

（6） 如果油藏原始状态下有524×107m3原油,其储油量为多少? （7） 这一油藏原始状态下溶有多少气体?

（8） 仅考虑油的膨胀，P降至P0时，可采出多少油？ （9） 以P0为基准压缩系数为多少？

（10） 当P=8.4MPa时，Z=0.8，1m3地面油在地下的油气总体积为多少？ 解：（1）

（2）无气顶，因为在原始地层温度和地层压力下所有的气体都溶解到了原油当中，该油藏为欠饱和油藏，因此不存在气顶。

（3） (标准 )

（4）从压力与溶解气油比关系图中可以看出，当P=14MPa 溶解气油比为85m3/m3，即1m3油中放出85气

（5）由下图可以看出，当P在1.4—17.6MPa之间时，

（标）m3/(m3·MPa)

平均溶解系数

(6) (7)

(8)m3

(9)

(10)

即1m3地面油在地下的油气总体积为1.79 m3

26. 将某一油层条件下的原油体积400立方厘米作为样品分析，当温度降至20度，力降至0.101兆帕时，液体体积缩小为274立方厘米，并获得13.72立方米天然气。试算出油的体积系数，溶解汽油比。 解：由题意得

体积系数：

溶解油气比：

27. 某地层水分析结果如下,试计算其水型. 1—10 Na++R+ Mg++ Ca++ CL- 4952 838 620 10402

解：Na﹢/Cl﹣ =4952 /10402 <1

(Cl﹣－ Na﹢)/ Mg 2﹢ =(10402-4952) /838 >1 属于 CaCl2 型

SO4--- 961 HCO3- 187 第二章 多相流体的渗流机理

1、何谓表面能、表面张力？

答：表面能：分子力场不平衡而使表面层分子储存有多余的能量，称为两相界面的界面能(或表面能)

表面张力：促使液体表面收缩的力叫做表面张力。

2、油层流体的表面张力是怎样随油层压力、温度及溶气量的变化而变化的？

答：温度升高，界面张力降低：一方面，温度升高，增大了液体分子间的距离，使液相分子间的引力减少；另一方面，增加了液体的蒸发，加大了蒸气的密度，使气相与液相间的引力增加。两者都使界面层内分子所受到的指向相内部的净引力减小。

压力升高，界面张力降低：压力升高：气相分子间距离减小，增大了与液相分子间的引力；气体在液体中的溶解度增加，液体密度减小，分子间引力减少。两者都使界面层内分子所受的指向相内部的净引力减小。

气体溶解度增加，界面张力减小：随压力升高原油-CO2的表面张力比原油-天然气的表面张力的降低较大，比原油-空气的表面张力的降低更大。这是因为CO2比天然气更易溶解于原油，天然气比空气易溶于原油的缘故。

3、何谓吸附？它与表面张力有何关系？

答：吸附是指物质（主要是固体物质）表面吸住周围介质（液体或气体）中的分子或离子现象。

吸附现象是由于物质表面的未饱和力场自发地吸附周围介质以降低其表面自由能的自发现象。

吸附是由表面张力引起。

4、何谓选择性润湿？影响这种润湿性的因素有哪些？是如何影响的？

答：选择性润湿：在三相体系中，两种流体相中其中一相可以优先地润湿固体表面，这一现象称为选择性润湿。

影响这种润湿性的因素：

（1）岩石的矿物组成：不同的矿物成分具有不同的润湿性，而储油岩石沉积来源广，矿物本身又十分复杂，因而在宏观和微观上都会导致岩石之间润湿性存在着显著的差异。 （2） 油藏流体组成的影响：包括三方面：原油中主要成分——不同烃类（非极性）的影响；原油中所含极性物的影响；原油中活性物质的影响。

（3）表面活性物质的影响：一定量的活性剂在庞大的表面上吸附，会使润湿发生反转。地层水的表面活性物质吸附于岩石表面上，但吸附的数量随水中溶解的电解质的增加而减少，水中存在某些金属离子也会改变岩石的润湿性。

（4）矿物表面粗糙度的影响：岩石表面粗糙不平，各处的表面能也不均匀。岩石的润湿性在各部位也有所差异，表现出呈斑点状润湿。尤其是矿物颗粒的尖锐凸出部分及棱角，对润湿性有着特别的影响。

5、润湿接触角是如何规定的？怎样根据它的大小来划分油层岩石的亲水、亲油还是中性的？

答：接触角是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。接触角通常用符号θ表示。

=

，中性；

>

，亲油性好；<

，亲水性好

越接近，亲水性越好，越接近，亲油性越好

6、润湿接触角在怎样形成的？

答：固体与液体接触时引起表面能下降，表面能下降，是润湿接触角形成的根本原因。

7、何谓润湿滞后、静润湿滞后、动润湿滞后？

答：润湿滞后：指由于三相周界沿固体表面移动的迟缓而产生润湿角改变的现象。 静润湿滞后：由于润湿次序不同而引起的润湿角改变的现象称为静润湿滞后

动润湿滞后：由于三相周界移动速度变化引起的润湿角改变的现象称为动润湿滞后。

8、何谓前进角、后退角？并画出其示意图？

答：前进角：水驱油的润湿角θ1＞θ 后退角：油驱水的润湿角θ2＜θ

9、油、水在岩石孔道中是如何分布的？它与哪些因素有关？

答：1.亲水岩石中的油水分布

(a) 当含水饱和度很低时,水附着于颗粒表面，围绕颗粒接触处形成水环,称之为“环状分布”。

(b) 当含水饱和度增加时,水环的大小也随之增加,直至增到水环彼此连通起来,成为“迂回状”分布，参于流动。

(c) 随含水饱和度的进一步增加,最终油则失去连续性而破裂成油珠,称为“孤滴状”分布,油滴虽然靠水流能将其带走,但它很容易遇到狭窄的孔隙喉道而被卡住,形成对液流的阻力。

2. 亲油岩石中的油水分布

(a)含水饱和度较低时：油分布在岩石表面，水首先沿着大孔道形成曲折迂回的连续水流渠道,而油只是在水流的摩擦携带作用下沿孔隙壁面流动；

(b)当继续注水时,水逐渐进入较小的孔道,并使这些小孔道串联起来形成另外一些水流渠道；

(c)当形成的水流渠道多得几乎使水畅通地渗流时,油实际上已被憋死,残余的油停留在一些小孔道内及在水流通道的固体表面上以油膜形式存在。 因素：油水饱和度、饱和度的变化方向

10、一油层岩石是亲水还是亲油的，与什么因素有关？

答：1.岩石的矿物组成；2.油藏流体组成的影响；3.表面活性物质的影响；4.矿物表面粗糙度的影响。

11、毛细管压力是如何定义的？其方向如何？

答：毛细管压力：在毛细管中产生的液面上升或下降的曲面附加压力。

方向指向弯液面内侧(毛管力的作用使弯液面两侧的非湿相流体的压力高于湿相流体的压力)。

12、根据任意曲面的附加压力公式，试导出球面和柱面某点处的附加压力公式。

答：任意弯液面公式： （1）

弯液面为球面时，用两个相等的面去切球面，截面与球面相交均为圆，且曲率半径R1=R2=R，则带入上式得：

R为毛管压力 θ为润湿接触角

液面为柱面时，如亲水岩石管，管壁四周为束缚水，毛管中心为油或气，此时，油水界面既为圆柱面：现通过该圆柱的一条母线的截面作为截面（第一截面），则截面与圆柱形油水界面相交为一直线，故R1=∞，再用第一截面相垂直的面去切圆柱，则相截油水面为一圆，所得的曲率半径R2=r，将R1=∞即R2=r代入（1）中，则：

13、何谓贾敏效应？简叙在实际工程中如何利用和减少这种效应。 答：贾敏效应：液珠或气泡通过孔隙喉道时,产生的附加阻力称为贾敏效应

减少油层中贾敏效应的措施：

1）增大毛细孔半径，用酸化或压裂的方法解决； 2）注入剂中加入降低表面张力的物质。 贾敏效应的有利方面：

1）为防止泥浆失水，采用混油泥浆；

2）防止水层向油层渗入，选用有泡沫或液珠的堵水剂阻止水的渗入。

14、简叙测定毛细管压力曲线的基本原理及数据处理方法？

答：基本原理：岩心饱和湿相流体,当外加压力克服某毛管喉道的毛管力时,非湿相进入该孔隙,将其中的湿相驱出。

实验时，从最小压力开始逐级升高压力。随着驱替压力加大，非湿相油将通过越来越细的喉道，把越来越多的水从其中排出。也就是说，随着驱替压力的升高，非湿饱度增加，湿相饱和度降低。

测定时，每达到一个预定压力值(或称压力点)，需待系统稳定后(压力稳定、管内液面不再增加)，才可进行一次读数，记下压力值及相应的累计排出水体积。然后将压力升高到下一个压力点，进行下一次读数，依此类推，直到预定最高压力为止。

最后，可获得一系列压力值及其相应的累计排出水体积(表3—5)。根据排出水体积及岩

3

样最初饱和水的体积(表中为1.365cm)，它相当于总孔隙体积Vp，按下式可计算出每个压力下的含水饱和度(或湿相饱和度)：

式中 Sw—湿相饱和度(或水饱和度)；

Vp—岩样孔隙体积，即最初岩样饱和湿相(水)体积； ∑Vw－——累积排出湿相(水)体积。

根据所测资料，即可绘制出压力和饱和度关系曲线，这就是驱替毛管压力曲线

15、对于一条实测毛细管压力曲线，应分析该曲线的哪几个主要特征？这些特征的意义和用途是什么？

答：特征：（1）毛管力曲线定性特征。（2）毛管压力曲线定量特征：1)排驱压力(阀压)pT；(2)饱和度中值压力pc50；(3)最小湿相饱和度Smin。

意义与用途：根据毛管压力曲线形态评估岩石储集性能好坏 排驱压力是评价岩石储集性能好坏的主要参数之一，由排驱压力的大小，可评价岩石性能，特别是渗透性的好坏。凡岩石渗透性好，排驱压力／T均比较低；反之9T越大，岩石物性越差。利用pT值，可确定岩石最大喉道半径及判断岩石的润湿性。

pc50值越小，r50越大，表明储油岩石的孔渗性越好，产油能力越高；反之pc50值越大，则表明储油岩石的孔渗性越差，产油能力越低；有时，因岩石物性很差，pc50太大，以至在曲线上读不出来(即pc50值大于仪器的最高压力)。因为多数岩石的孔隙大小分布接近于正态分布，r50可粗略地视为岩石的平均喉道半径大小。

Smin实际上是反应岩石孔隙结构及渗透率的一个指标，根据岩性和孔、渗条件，Smin一般在0~90％之间变化。岩石物性越好，Smin值越低。Smin值还取决于所使用的仪器的最高压力。当毛管压力曲线的尾部不平行于压力轴的情况下，仍把它作为束缚水饱和度来考虑会造成错误，特别是对低孔隙、低渗透的岩样，其误差会更大，值得注意。

16、如何将实测毛管压力资料处理成孔隙大小分布曲线，孔隙大小累积分布曲线？

答：毛管压力曲线是毛管压力和饱和度的关系曲线。由于一定的毛管压力对应着一定的孔隙喉道半径(r=2σcosθ／pc)，因此，毛管压力曲线实际上包含了岩样孔隙喉道的分布规律。如图所示，在毛管压力曲线的右侧纵坐标上就直接标出了孔隙半径大小。为更好利用毛管压力曲线定量地研究孔隙喉道分布，通常绘制成各种孔隙喉道大小分布图，如孔隙喉道频率分布直方图，孔隙喉道累计频率分布曲线。由这些曲线可确定岩石主要喉道半径大小。

17、若岩石的渗透率不同，它们的毛细管压力曲线，束缚水饱和度和具有的油水过渡带厚度有什么不同？

答：据毛管压力和饱和度的关系，换算为厚度与饱和度关系，得出油水过渡带高度随含水（油）饱和度变化关系，并结合渗透率曲线束缚水饱和度小则油水过渡带厚度小。

18、甲乙两块岩心具有相同的饱和度中值压力，其中甲比乙的孔隙集中，试绘出两岩心的毛细管压力曲线，并说明不同点。

答：因为甲比乙孔隙集中，甲毛管力曲线中间平缓段比乙的长，且越接近横坐标平衡。

0－

19、在20C时，水的界面张力为72.8（mN/m）,如果把水分散成半径分别为103cm和10－5cm的球时，曲面下附加压力为多少？

解：

水在该毛管内上升高度为多少？

20、油水界面上有一半径为0.001cm的毛细管，在地层条件下

若将毛细管板倾斜成与油水界面成30度的角．水移动的距离为多少？

解：

水移动的距离为：

21、半径为0.05cm的气泡通过半径为0.005cm的喉道时将产生多大的压差？己知

，润湿角＝300。若喉道长为0.01cm，每米地层上的压降将是

多少？

解：

（2） 压力梯度

22、己知喉道半径为0.125

10-2cm，孔隙半径为0.4×10-2cm，

。一油滴运移时通过该孔道要克服多大的阻力？若油水密

度差为100kg／m3，其影响油柱高度为多少？

解：

23、根据下列自吸实验资料。试判断岩样的润湿度。

表3－1 岩样编号 1 2 平均吸水量 ％ 26.1 5.7 平均吸油量 ％ 43 44.2 3 4 17.7 21.1 42.0 0 解：平均吸水量：

平均吸油量：

平均吸油量>平均吸水量，所以岩石亲油。

24、有一岩样用油驱水时得到PT＝0.042MPa，气驱油时得到PT＝0.046MPa，又测得各为多少？

，

。该岩石的润湿指数W和视接触角

解：

25、有一变断面毛管如图所示，已知rl＝0.lmm，r2＝1cm。有一气泡欲通过窄口，气泡两端为原油，测得油气界面张力为21.8mN/m，接触窄口产生最大变形时的接触角分别为

，

，试算出气泡通过窄口所需压差。

图10 气泡在窄口遇阻示意图

解

：

26、某岩样用半渗透隔板法测得气驱水毛管压力的数据如表3－2，已知岩样总的饱和水量为2.0厘米3，气水表面张力为72mN/m，接触角为150： 表3－2 编号 毛管压力（mmHg） 刻度管读值 1 10 0 2 20 0.096 3 50 0.180 4 70 0.312 5 90 0.897

6 7 8 9 10 140 180 280 400 7420 1.331 1.612 1.757 1.844 1.844

（1）绘制毛管压力曲线； （2）绘制孔隙大小分布曲线： （3）绘制孔隙大小累计分布曲线：

（4）如果题中的岩样是油藏的油水过渡带取得的，那么试绘制出在地层条件

的毛管压力曲线，已知在地层条件下

（5）将（4）中的毛管曲线转换绘制成油水过波带Sw－h曲线。已知ρw＝1克/厘米3，ρ0＝

0.85克/厘米3。(此小题超纲，仅做为练习)

解：(1) 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

毛管压力（mmHg） 10 20 50 70 90 140 180 280 400 7420 刻度管 读值cm3 0 0.096 0.180 0.312 0.897 1.331 1.612 1.757 1.844 1.844 岩心中含水体积cm3 2 1.904 1.82 1.679 1.103 0.669 0.388 0.243 0.156 0.156 含水饱和度（Sw）% 100 95.2 91 84 55.2 33.5 19.4 12.2 7.8 7.8

（2）由r=2σcosθ／pc

1mmHg(毫米汞柱) =1332.895Pa

编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 毛管压力（mmHg） 孔隙半径（10 20 50 70 90 140 180 280 400 7420 10.43543 5.217716 2.087086 1.490776 1.159492 0.745388 0.579746 0.372694 0.260886 0.014064 ）

（3）

(4)

编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 毛管压力（MPa） 0.002846 0.005691 0.014229 0.01992 0.025612 0.03984 0.051223 0.07968 0.113829 2.111532 刻度管 读值cm3 0 0.096 0.180 0.312 0.897 1.331 1.612 1.757 1.844 1.844 岩心中含水体积cm3 2 1.904 1.82 1.679 1.103 0.669 0.388 0.243 0.156 0.156 含水饱和度（Sw）% 100 95.2 91 84 55.2 33.5 19.4 12.2 7.8 7.8

(5)

，ρw＝1克/厘米，ρ0＝0.85克/厘米。

33

编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

毛管压力油水过渡带高（mmHg） 度cm3 10 20 50 70 90 140 180 280 400 7420 0 0.096 0.180 0.312 0.897 1.331 1.612 1.757 1.844 1.844 岩心中含水体积cm3 2 1.904 1.82 1.679 1.103 0.669 0.388 0.243 0.156 0.156 含水饱和度（Sw）% 100 95.2 91 84 55.2 33.5 19.4 12.2 7.8 7.8

28、实验获得某岩样的压汞资料如表3-3。并测得

试求：

PC(MPa) 0 0.1 1 2 5

（1）绘出毛管压力曲线；

（2）阀压PT；

（3）饱和度中值压力PC50；

（4）最小湿相饱和度及平均孔半径；

（5）在Pc＝26MPa时，汞进人的最小孔隙半径为多少檄米？

（6）在该岩石中，最集中的孔隙半径为多大？占总孔隙体积的为百分数是多

少？

解：

SHg ％ 0 0.1 2 2.5 6 PC(MPa) 10 15 20 26 SHg ％ 24 62 78 80

（2）由上图可作图得阀压PT=6.6Mpa

（3）作图得饱和度中值压力Pc50=13.5Mpa （4）如上图，最小湿相饱和度Smin=80%

因δH9-9=480mN/m,θ=140?,则Pc=2-=,r=

又因多数岩石的空隙大小分布接近于正态分布，r50可粗略视为岩石的平均孔半径，

=r50=

=0.056 (

)

由Pc=可知，r与Pc成正比，所以在Pc=26Mpa时，汞进入的最小孔隙半

)

径rmin=0.0288 (

） 如图，AB段为毛管压力曲线的中间平缓段，SA=24%，SB=62% SAB=38%

rA=,rB=,

，占总孔隙体积的38%

即在该岩石中，最集中的孔隙半径为0.05~0.075

29、何谓有效渗透率？何谓相对渗透率？

答：有效渗透率：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，称为该相流体的相渗透率或有效渗透率。

相对渗透率：某一相流体的相对渗透率则是该相流体的有效渗透率与绝对渗透率的比值，它是衡量某一种流体通过岩石的能力大小的直接指标。

31、何谓临界水饱和度（或平衡饱和度），它与油层中的束薄水饱和度是同一概念吗？

答：水的相对渗透率为零。Swi即为束缚水饱和度。或称为平衡饱和度

32、怎样利用相对渗透率曲线估算采收率？

Soi——原始含油饱和度 Sor——残余油饱和度 Swi——束缚水饱和度

33、如何利用相对渗透率曲线评价油层岩石的润湿性？

答：人们常根据相对渗透率曲线若干特征点的数值大小来判断岩石的润湿性。如表3—7所示的克雷格法则：

表3—7 确定岩石润湿性的克雷格法则

特征点 束缚水饱和度（Swi） 在油水相对渗透率相等处的饱和度（水湿 >20%～25% 油湿 <15% <50% Sw ） >50%Sw 最大含水饱和度下的相对渗透率（束缚水饱和度下的相对渗透率（） ） <30%(普遍情况) 0% 0% >50%和接近100％ 34、如何利用相对渗透率曲线和毛管压力曲线确定油藏中自由水面以上的高度？

答：

由相对渗透率曲线可求得束缚水饱和度残余油饱和度及不同饱和度下的相对渗透率；由毛管压力曲线又可知不同油水饱和度所对应的自由水面以上的高度。因此在储层均一的情况下，将相对渗透率曲线再结合毛管压力曲线，就可确定油水在储层中的分布，即地层不同高度下的含油饱和度，从而划分出地层中的产纯油区、纯水区及油水同产区等。

上图是利用相对渗透率曲线和毛管压力曲线确定油水接触面和产能的示意图， 由图中看出，A点以上的油层只含束缚水，为产纯油的含油区；A－B间是油水共存、油水同产的混合流动区；B－C为含残余油的纯水流动区，只产水；C点以下为100％含水(当然更是100％产水)称为含水区。

35、在一长为10厘米，截面积为2cm2的岩样中，若保持水饱和度为40％，而油的饱和度为60％，则在0.2个兆帕的压差下，油的流量为0.003厘米/秒，油的粘度为2.5毫帕秒，水的流量为0.004厘米3/秒，水的粘度为0.75毫帕秒，岩样的绝对渗透率为0.067平方微米。在该条件下，试求． （1）油和水的有效渗透率，并解释其和要小于绝对渗透率； （2）油和水的相对渗透率及其比值； （3）油和水的流度及流度比。

3

解：（1）Ko=

Kw=

Ko+Kw=0.01875+0.0075=0.02625

同一岩石的有效渗透率之和总是小于该岩石的绝对渗透率。这是因为共用同一渠道的多相流体共同流动时的相互干扰，此时，不仅要克服粘滞阻力，而且还要克服毛管力、附着力和由于液阻现象增加的附加阻力等缘故。

（2）Kro=

Krw=

(3)

流度比 M=

36、有甲乙两种岩心，其中甲比乙有更好的亲水性，试定性画出两岩心的相对渗透率曲线，并标出不同点。

答：

37、已知岩样长15厘米，横截面积7厘米2，压差0．2兆帕，油的粘度为3毫帕秒，水的粘度为1毫帕秒，含水饱和度与油、水的流量列表如下。

SW 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 QW(厘米3/秒) 1.12 0.783 0.549 0.336 0.202 0.101 0.045 0.011 0.00 Q0(厘米3/秒) 0.00 0.00 0.019 0.045 0.067 0.109 0.149 0.213 0.304

（1）该岩石的（液侧）绝对渗透率为多少？ （2）绘出相对渗透率与饱和度的关系曲线； （3）完全产水时的采收率ER；

（4）据曲线平衡饱和度和交点处的饱和度； （5）该岩石的润湿性如何

解：已知条件：L=15cm , A=7cm , ΔP=0.2MPa , （1）当Sw=1时，Qw=1.12cm/S , Qo=0

岩石的绝对渗透率为：

2

2

=3mPaS , =1mPaS

K=

（2）由 ， ，

, 可求得各相对渗透率如下：

Sw 1 0.9 Qw(cm/s) ) 1.12 0.783 0.00 0.00 3Qo(cm/sKw(0.12 0.0839 ) Ko0.00 0.00 Kro 0.00 0.00 Krw 1 0.699 30.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.549 0.336 0.202 0.101 0.045 0.011 0.00 0.019 0.045 0.067 0.109 0.149 0.213 0.304 0.0588 0.036 0.0216 0.0108 0.0048 0.0012 0 0.0061 0.051 0.0145 0.121 0.0215 0.179 0.035 0.292 0.49 0.3 0.18 0.09 0.04 0.01 0.00 0.0479 0.399 0.0685 0.571 0.0977 0.814 由上表作相对渗透率与饱和度的关系曲线如下

（3）如上图：Sor=0.9 , Swi=0.2

即完全产水时的采收率ER=0.125

（4）平衡饱和度为0.2，交点处的饱和度为0.6 （5）强亲油

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