中國石油大學(華東)油層物理課后題答案

習題1將氣體混合物的質量組成換算為物質的量的組成。氣體混合物的質量組成如下：CH 40CH 10CH 15CH 25CH 10。4 2 6 3 8 4 10 5 10解：依據(jù)抱負氣體計算：4016066.91030154425581070合計100100.0質量組成/%/M摩爾質量/(g﹒mol-1)yi /M質量組成/%/M摩爾質量/(g﹒mol-1)yi /M)i組分iii/%i3 8 4 10 5 12解：組分質量組成/%i摩爾質量/(g﹒mol-1)yi/M(組分質量組成/%i摩爾質量/(g﹒mol-1)yi/M(/M)iii i/%103555100445870合計100C3H80.83%，C4H100.41%，CO20.50%，H2S0.18%。假設地層壓力為15MPa ，壓縮因子；〔4〕地下密度；〔5〕體積系數(shù)；〔6〕等溫壓縮系數(shù)；〔7〕粘度；〔8〕假設日產(chǎn)氣為104m3,求其地積。組分組分y/%i/(g﹒mol-1)/MPa/K16304458443434合計100視相對分子質量相對密度壓縮因子地下密度體積系數(shù)等溫壓縮系數(shù)粘度104m3,求其地積。知常壓下自然氣各組分的體積組成：CH 87.0%,CH 1.0%，4 2 6 3 8CH 0.5%，N 7.5%。假設相對密度為，地層壓力為15MPa ，地層溫度為38OC，求4 10 2自然氣的壓縮因子。組分y/%i/%876組分y/%i/%8761100合計100某自然氣在溫度為OC壓力為MPa 時視臨界溫度和視臨界壓力分別為K和MPa 該自然氣中，H2S的摩爾分數(shù)為，CO2的摩爾分數(shù)為，試計算含H2S和CO2的自然氣壓縮因子。求相對密度為，地層壓力為MPa ，地層溫度為OC時自然氣的壓縮因子。在壓力為10MPa ，溫度為40OC的砂巖地層中貯存有自然氣，其物質的量的組成CH470.0C2H66.0C3H810.0C4H106.3C5H127.7%,設巖層孔隙度為20%，氣體飽和度為80%，求1m3巖層體積中的自然氣量〔標m3〕解：組分/%/%總計PTZ 0.101325(27340)組分/%/%總計①B scg PTsc

0.00635(m3/標m3)10(27320)273t②B 3.458104Zg P有一含氣層〔濕氣〕，其地層壓力20MPa ,地層溫度為75OC，氣體的相對密度為，該氣層的地下含氣體積為109m3，求該氣層的儲量。z0.835自然氣的相對密度為，地層溫度為99OC，地層壓力為MPa ，計算氣體的體積系數(shù)。某一地層氣體在OC時，壓縮因子Z隨壓力P的變化狀況和表所示。表00試繪出Z和P的關系曲線，并用圖解法確定壓力分別為7，15及28MPa 處的斜率，然后再求出在這些壓力下的氣體壓縮系數(shù)。某氣井深4554m，地層壓力為MPa ，地面平均溫度為OC，地溫梯度為OC/m，自然氣的壓縮因子為，相對密度為〔干氣〕，求自然氣的地下密度。t45540.0217.0108.08〔℃〕Mr g Ma

M rMg g

0.57428.9716.464g/mol某氣井地層壓力為MPa ，地層溫度為OC，依據(jù)自然氣分析知，相對密度為，臨界壓力為MPa ，臨界溫度為OC，求自然氣的地下密度。氣體組成如表所示。表組分組分體積系數(shù)體積系數(shù)/%假設地層壓力為136MPa，地層溫度為99OC，求氣體的粘度。2試估算某一凝析氣藏氣在MPa 和OC下的粘度這一氣體的相對密度為并含有摩爾分數(shù)為2%的N ，4%的CO 和6%的H S。22 2力為MPa ，地層溫度為OC，求自然氣確實定粘度和運動粘度。某油田氣的組成如表所示。表組分組分假設油層溫度為32OC，油層壓力為MPa 。求氣體的壓縮因子；求氣體的體積系數(shù)；假設油井日產(chǎn)氣10000m3〔標準狀態(tài)〕，它在地下所占的體積為多少？計算該氣體的壓縮系數(shù)；計算該氣體的粘度。組分組分摩爾組成/%/%4.249合計P〔1〕

8.34.588

Z0.8232273 T 1.477r 206.44〔2〕Bg3.458104Z

273tP〔3〕Vg

BVg

0.01042104104.2〔m3〕P

、T查[C T gr

P圖，得C Cgr

0.142M nx /n(x M)M

ii i i is)is)i10.01258(mPaP、T

查得，A點代表氣藏壓力及密度。試分析：此氣藏在開采過程中的相態(tài)變化；為了削減凝析油的損失，可實行什么措施？為什么？A原始氣體組成列表于表中，以致原始地層壓力p MPa ，地層溫度T K。計算地層溫度i下〔收斂壓力P MPa ,由其他資料得C 的臨界溫度為K。CV 7表地層溫度不同壓力下的平衡常數(shù)組分組分地層溫度、不同壓力下的平衡常數(shù)i-Cn-Ci-Cn-C4455某油井產(chǎn)物的ni20OC下的平衡常數(shù)見表。表組分組分20OC時不同壓力下的平衡常數(shù)22.00-----試計算一次脫氣分別出來的液量，并對分出液量進展比照〔脫氣溫度：20OC；一次脫氣壓力：MPa ；多級脫氣時，一、二、三、四級脫氣壓力分別為，MPa 〕21．某地油層樣品，在地層條件下原始體積為310cm3，當?shù)販亟档絆C，壓力降到大氣壓204cm3218103cm3氣體，計算自然氣在原油中的溶解度。293TV V o218103 221.4(標m3)293Tgs g解：RsVgsVos

T 27315.51.085103(標m3/m3)在飽和壓力下，1m3密度為876kg/m3的原油中溶解相對密度為的自然氣138m3，在飽和壓力積系數(shù)為，求飽和壓力下原油的密度。解：油的質量：876kg/m31m3=876kg Mg

0.75 g gg M 1.205a a的質量： 1.2050.751030.90375kg/m3gM V 1.2050.75138124.72kgg g g飽和條件下油密度

Mgf

876124.72 1000.72 704.7kg/m3gf Vgf

V Bsc o

11.42某斷塊地層壓力為MPa 地層溫度為72OC泡點壓力為MPa 析數(shù)據(jù)表和表，求當?shù)貙訅毫Ψ謩e為MPa 及MPa 時的兩相體積系數(shù)。表地層油的分析數(shù)據(jù)〔泡點壓力為MPa 〕RRS(m /m)33表自然氣的分析數(shù)據(jù)〔g〕組分組分i-CH n-CH i-CH n-CH4 10 4 10 5 12 5 12體積分數(shù)/%數(shù)/%i某一地層油在原始壓力PMPa 時的體積為10cm3；當?shù)貙訅毫档?4MPa 時，釋放i出的cm3的氣體后，油的體積為cm3；原油在地面脫氣后剩下的體積為cm3，試求原始壓力下油的體積系數(shù)、14MPa 時油的單相及兩相體積系數(shù)。10解1〕B 1.282(m3 m3)oi 7.88.7〔2〕P14MPa, Bo

7.8

1.115(m3m3)由某一地層油樣的高壓物理性質試驗，得出如以下圖的溶解度曲線。求：原始溶解氣油比；泡點壓力；當油層壓力降到MPa 時，從油中分出的游離氣有多少？1〕Rs

106.7(標m3)2〕b

MPa〕Vg

(Rsi

R)Vs os(3(106.781.3125.4(標m3m3)查圖版計算油藏壓力為20MPa ，溫度為93OC，含鹽質量濃度為3104g/m3的地層水的壓縮系數(shù)。某油藏地面原油的密度為g/cm3，所溶解的自然氣的相對密度為，油層溫度為OC，溶解氣油比為100m3/m3，試查圖版估算在MPa 下的底層油體積系數(shù)〔1980〕公式：某地層油在地面脫氣的密度為g/cm3，脫出氣體的相對密度為，原始溶解氣油比為178m3/m3，目前油藏壓力為MPa ，油藏溫度為93OC，試查圖版確定地層油泡點壓力、收縮率及粘度。有一封閉未飽和油藏，如以下圖，原始儲量在標準狀況下為〔m3pi，溶Rsi〔m3/m3PPbNpm3),平均生產(chǎn)〔累積產(chǎn)氣與產(chǎn)油之比Rpm3/m3Bo、Bg，溶解氣油比為R 〔m3/m3，試寫出以下平衡表達式〔不考慮巖石及束縛水彈性：S原始溶解氣量=采出氣量+目前溶解氣量+自由氣量NRsi習題2

RNp

(NN )Rp sNBoi

(NN )B Bp o g某巖樣的粒度組成如表所示，其孔隙度，取校正系數(shù)，試計算巖樣的比面值。表/mm/%421068662解：/mm/mm質量分數(shù)/% 4

2 10 68 6 6 22試證明等徑球形顆粒正排列抱負原始的孔隙度L，每邊均排列直徑為D的小球n個則每個小球的外表積為D2每個小球的體積為D363設有一塊干凈巖樣，在空氣中的質量W 27.760g，飽和煤油后在煤油空氣中的質量1W 30.665g，飽和煤油后在煤油中的質量W 19.178g，煤油的密度為g/m3，試求該巖2 3樣的孔隙度。解：V空隙

WW 2 Wo

30.66527.7600.876

3.3162(cm3)WW巖石受到的浮力等于其排開液體的重量。V 1 3骨架 oWV 外表

W 浮o

WW2 3o

30.66519.1780.876

13.1130〔cm3〕4設一油藏含油面積A=10km2，油層有效厚度h10m，孔隙度20%，束縛水飽和度S 20%,Pwi

1550MPaBoi

1.02pb

100MPa下原油體Bob

1.025Cf

2104MPa1pPi b

的平均值)，試計算油藏的儲量，綜合壓縮系數(shù)〔p~Pi b

之間〕和彈性儲量。)Bwi oi〔1〕儲量101061020120%)1.021.57107(地面m3)〔2〕〔3〕5某一過飽和油藏中含束縛水為24%，測得油，水及巖石的壓縮系數(shù)分別為C 70104MPa1，Co

4.5104MPa1，Cf

1.4104MPa1，油藏的孔隙度為27%，試求該油藏的綜合壓縮系數(shù)。解CCf

(CSo o

CS)w w=1.410427%[(124%)7010424%4.5104]設第五題中油藏含油體積為15106m3〔原始壓力下〕，原始壓力為MPa ，泡點壓力為MPa ,泡點壓力下油的體積系數(shù)為，試計算該油藏的彈性采油量。解VCV(PP/B105〔cm3〕

i b ob油藏的巖層壓縮系數(shù)為8.5104MPa14.27104MPa1為17.07104MPa1，氣體的壓縮系數(shù)為21334104MPa1，束縛水飽和度為25%，氣體飽和度為5%，孔隙度為20%，試計算該油藏的綜合壓縮系數(shù)。解：CC (CS CS CS)p o o w w g g104+[25%4.271045%213.34104(125%5%)17.07104]=32.2135104(1MPa)設始終徑為cm，長為cm的圓柱形巖心在MPa 的壓差下，通入粘度為mPas的油且流量為0.8cm3/s，巖心被該巖樣100%飽和，求該巖樣的滲透率。QL 2.56K

AP

4

0.815(m2)9對于第8題中的巖心，假設該用粘度為mPa s的鹽水100%飽和，試求MPa 的流量。解Q

0.3395

4

4.444(cm3)l 0.752.5 S10在上游壓力MPa 和下游壓力MPa 的壓差作用下，粘度為mPas的空氣通過直徑為25cm，長度為28cm的圓柱形巖心，流量為0514cm3/s，求巖心的氣體滲透率。Kg

2QLo o

20.51410.0182.8

0.038(m2)A(P21

P2)2

12)411巖心截面積為cm2，長為3cm20OC，空氣粘度mPa s，出口壓力MPa ，試求巖心的等效流體滲透率。表序號1234/94〔10-1MPa 〕出口流量〔cm3/s〕12設長度均一的100根內徑為in的毛管和50根內徑in的毛管，裝在一根半徑為1in的管子中，毛管間孔隙填滿石蠟，滲流只發(fā)生在毛管中，求模型的滲透率。0.02K

N1

1

( 100

2.54)4

80.6(m2)1 A 8 2.542 813依據(jù)Kozeny方程推導試驗測量比面公式。推導中承受國際單位，取Kozeny常數(shù)為5。14設一油基泥漿取巖樣蒸餾洗油前質量W 100g，洗油烘干后質量W 92g，蒸餾出水1 2的體積V 4cm3，巖石密度2g/cm3，原油密度0.8162 g/cm3，巖石孔隙度25%。W1計算：巖石的含油，含水飽和度；BW

103，求巖石在原始油藏條件下的含油飽和度。解：V 油

WWW1 2 o

10092410.8162

4.9008cm3

油 4.9008 42.6%Vo V 4625%VfSoi

1Swc

VB 41.031 w w1V 4625%f

64.2%15某巖石孔隙度為20%，滲透率為m2，試求巖石的平均孔隙度和比面。8K80.50.2解：r 8K80.50.216某一油層包括兩個沙層：一層厚m，滲透率為150103m2；另一層厚m，滲透率為400103m2，求油層平均滲透率。QQQ1 217某油層橫向滲透率為分布不均勻，分別為和m2，相應各層高度分別為和m，求油層的平均滲透率。18某一裂縫性石灰?guī)r，其基質滲透率小于m21.0103，裂縫密度為20條/m2，平均裂縫寬度為mm，長度為32cm。假設裂縫方向與液流方向一樣，求裂縫的滲透率是多少？解：K

0.127103nb3nb3l20A12 1108

32104

1.0925(m2)f 123外表的潤濕性。2r1

1.0mm,r2

0.1mm,r3

001mm 〕插在同一杯水中，測出水的外表張力為72.3mN/m，三支毛管中的水面與毛管壁的潤濕角為 30o，水的密度為1.0g/cm3，求這三支毛管中水面上升的高度。Pc

2cosghr w2題中的三根毛管插入盛有油和水的杯中〔浸沒于油中，油的密度為0.87g/cm3水的密度為1g/cm333mN/m，潤濕角均為30o，求這三支毛管中的水面上上升度。P 2cosh

( )gr( )gw o w o如以下圖，一毛管中存在一氣泡，氣泡靜止時測得油氣界面與毛管壁的潤濕角為45o，對毛管一端加壓使氣泡移動移動開頭時測得潤濕角分別是 ” 60o ”” 30o，假設油氣界面張力為24mN/m，毛管內半徑為mN /m，試求使氣泡移動時所加的附加壓差。〔不計氣泡對管壁垂向的毛管效應產(chǎn)生的阻力〕P

2 224103 (cos 0.5) (cos4500.5)99.4(P)c1 r 0.1103 a如以下圖是一變截面毛細管，r1

0.1cm,r2

1cm，有一氣泡欲通過窄口，氣泡兩端為原油。測得油氣界面的界面張力為 mN /m，接觸窄口產(chǎn)生最大變形時的接觸角分別是 15o， 90o〔曲面趨于平面，計算氣泡通過窄口時產(chǎn)生的最大阻力。1 2P

cos1

cos2)c3 R解： 1

R2cos150

r r1 2cos900221.8103(

0.1102

)42.11(N/m2)1102用半滲隔板法測得的某巖樣的氣驅水毛管力數(shù)據(jù)列于表中，試依據(jù)該表繪制毛管力曲線，并求出閾壓、飽和度中值壓力〔S 50%〕及最小含水飽和度。W//mmHg(105P)a刻度管讀數(shù)0/mL0序號12345678910毛管力/mmHg1020307090140180280400742刻度管讀數(shù)0/mL序號12345678910毛管力1020307090140180280400742以下資料：水銀的外表張力為480mN /m，水銀—空氣-巖石體系的潤濕角為160o，油藏條件下油水界面張力為30mN /m油-水-巖石體系的潤濕角為139o油水密度差為0.4g/cm3，有壓汞曲線知飽和度中值壓力為9.84105Pa，閾壓為2.11105Pa。求：油藏條件下巖石中非潤濕相飽和度為50%時，油水相壓力差是多少？Pc50Hg

2

cosHg Hgr

Pc50wo

coswo wor引起水的驅替所需要的最小壓力是多少？解：P

2wocoswo P

30cos1390 2.111051.059104(P)c最小

cosHg

T 480cos1600 aSW

50%時，毛管力p 06105Pap，室內條件下水的外表張力cL

72mN /m；油藏條件下，油水界面張力wo

24mN /m，水的密度w

1088g/cm3，油的密度o

0848g/cm3；自由水面海拔高度為-1000m，油藏巖石親水，地面，地下條件下水對巖石潤濕角一樣。求：SW

50%的含水飽和度面距自由水面的距離；2cos 2 cos解：P 1cL

(w

)gh 2o 1 r上上升度h

2 cos 224103cos 8.50(m)21 r,(2w

)g 272103coso0.6105o

(1.0880.848)1039.8SW

50%面的海拔高度。某巖樣由毛管力資料得到油排水的閾壓為042105Pa，而空氣排油的閾壓為0.46105Pa測得油-水界面張力為280mN /m，空氣-油界面張力為249mN /m，求該巖樣的潤濕指數(shù)和視接觸角，并推斷其潤濕性。解：W

coswo

P Two

0.421052491030.812cosog

P Tog

0.46105280103的好壞、主要孔道半徑的大小、束縛水飽和度的大小。cababcacbacb圖是試驗室內用空氣驅水測得某油層的四塊巖樣的毛管力曲線，并測得水-空氣的界面張力 72.8mN /m，0o，巖樣數(shù)據(jù)見表。試利用J(SW

)函數(shù)平均上述毛管力曲線，并繪出k166103m2,0.208 的小層的毛管力曲線。表巖樣編號巖樣編號1234滲透率157596/(103m2)/%承受恒溫法測定巖石相對滲透率，巖樣長15cm，橫截面積cm2，驅動壓差2105Pa，油的粘度為3mPa s，水的粘度為1mPa s，含水飽和度與油、水流量的關系列于表中。求：繪出相對滲透率曲線〔巖樣確實定滲透率為m2〕；確定束縛水飽和度幾剩余油飽和度。表S/%80706050403020WQ (cm3/s,)WS (S/%80706050403020WQ (cm3/s,