西南石油大學(xué)油層物理習(xí)題答案

第一章儲層巖石的物理特性24、以下圖1-1為兩巖樣的粒度組成累積分布曲線，請畫出與之對應(yīng)的粒度組成分布曲線，標明坐標并對曲線加以定性分析。ABAB%WLogdi1-1兩巖樣的粒度組成累積分布曲線1～0.01mm之間。A根本成直線型，說明每種直徑的顆粒相互持平，巖石顆粒分布不均勻BB所代表的巖石顆粒分布較均勻。30、度的一般變化范圍是多少，a、e、f的關(guān)系怎樣？常用測定孔隙度的方法有哪些？影響孔隙度大小的因素有哪些？答：1〕依據(jù)我國各油氣田的統(tǒng)計資料，實際儲油氣層儲集巖的孔隙度范圍大致為：致密砂巖孔隙度自＜1%～10%；致密碳酸鹽巖孔隙度自＜1%～5%；中等砂巖孔隙度自10%～20%；中等碳酸鹽巖孔隙度自5%～10%；好的砂巖孔隙20%～35%10%～20%。由確定孔隙度

、有效孔隙度a

及流淌孔隙度ff

的定義可知：它們之間a的關(guān)系應(yīng)當是 >ae

>。ff巖石孔隙度的測定方法有試驗室內(nèi)直接測定法和以各種測井方法為根底分析法可以較準確地測定巖心的孔隙度。(如砂巖)，由于它是由母巖經(jīng)裂開、搬運、膠結(jié)和壓及成巖后的壓實作用〔即埋深〕就成為影響這類巖石孔隙度的主要因素。45、試推導(dǎo)含有束縛水的油藏的綜合彈性系效計算式其中：

CCf

(SCo

SC )w wC——地層綜合彈性壓縮系數(shù)；Cf——巖石的壓縮系效；Co——原油壓縮系效；Cw——地層水壓縮系效；So、Swi——分別表示含油飽和度和束縛水飽和度。推到：1〕壓力下降p時，彈性采油量VV＝V＋V0

0 p LV＝CVp＋CVp＝Vp〔C＋C)0 f b L b b f LC*

1V0

V pbCCf

(SCo

SC )w wCL、Cf——MPa－1；Vb——巖石的——p——油層壓力變化量，MPa46、導(dǎo)下關(guān)系式：S*Sp

(1)SSP S、S、S：分別代表以巖石外表體積、孔隙體積、骨架體積為基準的比面；P 推到：由三種比面定義有：SA；SV s

A；S AV p Vs p由于：

V ；V＝V；V

(1〕VpV p sp由此可得出按以上三種不同體積定義的比面關(guān)系為：SS47、導(dǎo)由粒度組成資料估算比面的公式

＝〔1－〕Sp sSC6(1)nG/d100 i ii1i％ii —顆粒平衡直徑為d由的含量；d—第i :先顆粒外形不規(guī)章的狀況。假設(shè)單位球形顆粒組合中，有N個直徑為d的顆粒，則每個球形顆粒的表1Si

d2，每個球形顆粒的體積為Vi

d3。6設(shè)每個球形顆粒組合體的孔隙度為V=1-，故單位體積巖石顆粒的數(shù)量為：N1Vi

6(1)d3由此可以求出單位體積巖石顆粒的總外表，即比面積為：6(1)SNSi

Nd4d資料求比面。假設(shè): 顆粒平均直徑為d

的含量為G%1 1顆粒平均直徑為d的含量為G %2 2...........................顆粒平均直徑為d 的含量為G %n n則單位體積巖石中，每種直徑的巖石顆粒的總外表為：S6(1)G%1 d 11S 6(1)G%2 d 22……S 6(1)G%n d n故單位體積巖石全部顆粒的總外表積〔即比面〕為：SS

61)n Gii 100i

di1 iC(一般狀況下，C1.21.4),則有：GSC

100

idi1 i巖樣號1巖樣號12孔隙篩選直徑mm度1-0.50.5-0.250.25-0.10.1-0.050.05-0.01<0.0127.0%5.0553.3524.707.955.753.0528.3%02.9576.1510.55.44.7設(shè)校正系數(shù)C=1.3繪出粒度組成分布曲線和粒度組成累積分布曲線；計算出兩樣品的不均勻系數(shù)和分選系效：求各巖樣的比面；從上計算結(jié)果分析比照你能得出怎樣的結(jié)論。9090807060%50量巖樣1巖樣2量20100-1000.20.40.60.811.2mm1-3粒度組成分布曲線120120100%80量含60量重40巖樣1巖樣220000.20.40.6顆粒直徑0.811.2mm1-4粒度組成累積分布曲線粒度組成分布曲線和粒度組成累積分布曲線見上圖；S不均勻系數(shù)和分選系數(shù)公式：d /d ； dS60 10 d75251-1不同重量含量的顆粒直徑mm重量%12750.380.19600.320.16250.150.11100.060.055.33331.5916；巖23.20231.3143。GSC

100

idi1 i1S=50.8366cm-12S=68.9573cm-121均勻，分選較好。-51、 一干巖樣重量為32.0038克飽和煤油后在煤油中稱得重量為22.294633.8973克，求該巖樣的孔隙體積、孔隙度和巖樣視密度〔煤油的重度為0.8045/厘米3。W1=32.00382=22.2946，飽和煤油巖樣在空氣中重W3=33.8973g

巖樣外表體積Vb

W W3 煤油

煤油33.897322.29460.8045

)W W 33.897332.0038巖樣孔隙體積Vp

3 1煤油

0.8045

2.3536(cm3)V pVbW

2.356 100%16.3%14.422332.0038 b Vb

2.2191(g/cm3)14.422352、 有一巖樣含油水時重量為8.1169克，經(jīng)抽提后得到0.3厘米3的水。該巖樣烘干后重量為7.2221克，飽和煤油后在空氣中稱得重量為8.0535克，飽和煤油的巖樣在煤油中稱得重量為5.7561克，求該巖樣的含水飽和度和含油飽和度為0.8克／厘米3。解：由題意知，含油水巖樣重量 W1=8.1169g，飽和煤油后在煤油中重量W2=5.7561g，飽和煤油巖樣在空氣中重W3=8.0535g =0.8g/cm3，則有：煤油巖樣外表體積Vb=(8.0535-5.7561)/0.8=2.8718cm3巖樣孔隙體積Vp=(8.0535-7.2221)/0.8=1.0393cm3孔隙度 Vp/Vb=1.0393/2.8718=0.3619含水飽和度 Sw=Vw/Vp=0.3/1.0393=0.2887含油飽和度So=Vo/Vp=(8.1169-0.3-7.02221)/0.8760/1.0393=0.653353、 一巖樣含油、水時總重量為6.5540克，經(jīng)抽提烘干后重量為6.0370，抽提時所得水體積為0.3立方厘米，由煤油法測得巖樣的孔隙度為0.25，克／厘米3，試求此巖樣的含油、含氣、含水飽和度各為多少？解：由題意知，巖樣總重量W1=6.5540g，干巖樣重量W2=6.0370g，巖樣視密度b=2g/cm3，Vw=0.3cm3，=0.25，0=0.8750g/cm3，w=1g/cm3V由 pV

，有Vp

Vbb而 W2b V

，則Vb

2=3.0185cm3WWb bVp=0.25×〔6.0370/2〕=0.755cm3W WW W0 1 2

WW1

w w6.55406.037010.30.217(g) V W00

0.2170.8750

0.248(cm3)0則：So=0.248/0.755=32.85%；Sw=0.3/0.755=39.74%；Sg=1-So-Sw=27.41%的粘度為1厘泊，巖樣兩端的壓差為251毫米汞柱，出口壓力為1個大氣壓，其流量為0.02厘米3／秒，求用該鹽水通過時巖樣的滲透率為多少？假設(shè)改用粘度為0.0175厘泊的氣體100％飽和并通過上述巖樣，在壓差為25毫米汞拄，出口壓力0.12厘米3體和鹽水測的結(jié)果。解：由題可知，L=2.77cm，d=3.35cm，鹽水

=1CP，P2=1atm，P

=251mmHg鹽水柱=25176025

g=0.0175cp，Pg=25mmHg 柱= atm，Qg=0.12cm3/s760對鹽水測，由達西公式有：Q LK 鹽水 鹽水

Q 鹽水 鹽水

00212.774

0.0191D鹽水 AP鹽水

4

P

3.143.3520.33Pg=P1-P2P1=Pg+P2=0.033+1=1.033(atm)K

2QgPL0 g

2QgPL0 g

8QgPL 0 gA(P21

P2)2

(P2P2)

d2(P21

P2)24 1 280.1210.01752.773143.352(1.033212)=0.0197(D)比較K 和Kg可知，由于氣體滑脫效應(yīng)的影響，氣測巖石滲透率Kg大于鹽水液測滲透率K 。鹽水達西滲流條件下”，用純油測得的滲透率為300md，假設(shè)改用純氣體在進口壓力為l0tm，出口壓力為5atm時，測得的滲透率為420md，求用該氣體作氣源，在進口壓力為14atm、出口壓力為1atm時所測得的滲透率為多少？答：依據(jù)克林肯貝格給出了考慮氣體滑動效應(yīng)的氣體滲透率數(shù)學(xué)表達式：式中：Kg——氣測滲透率；

K Kg

PK∞——等效液體滲透率；P——P＝(P1+P2)／2；“滑脫因子”或“滑脫系數(shù)”。由得：K∞=300md；因P＝P1+P2=〔10+5〕/2=7.5atm時，Kg=420md。則：b=3P＝P1+P2=〔14+1〕/2=7.5atm時，Kg=420md。為Co＝70×10-51/atm，Cw=4.5×10-51/atm，Cf=1.4×lO-51/atm.，并測得油藏孔隙度為27％，試求該油藏的綜合彈性壓縮系數(shù)、假設(shè)油藏含油體積為1500米3，原始地層壓力為270atm，原油的飽和壓力為200atm，試估算該油藏的彈性可采儲量。Sw=24%C0=710-51/atmC=4.10-51/atmC=1.10-51/atm，V0=1500m3，Pi=270atm，Pb=200atm由C*C C C (CS CS)f L f w wi 0 0C [CS )]f w wi 0 wi=1.410-5+27%[4.510-524%+7010-5(1-24%)]=1.60610-4(1/atm)又由VpV

有V Vpb

，而S0

V0因而V 0VV p SVb所以V

p 0V0 V0b S )0 wi所以VC*V(Pb i

P)bC*

V0 (PP)) i bwi1.606104

1500(124%)27%m3)

(270200)1.60610-41/atm82.16m3。=18 =22%3

=160mK=320mk=350mL

=l4cm，1 2 ； L3=11cm

2 3 1 2用算術(shù)平均法計算該巖石的平均孔隙度和平均滲透率；以儲集力量相等計算巖石的平均孔隙度；率。nP用算術(shù)平均法計算該巖石的平均孔隙度和平均滲透率；以儲集力量相等計算巖石的平均孔隙度；率。nP11〕由ii1n有1K1P”1L2P”2P2L12K2L33K3 1 2

8%22%24%

21.33%3 3n KiKKK1

i1 nK K2

160320350276.67(mD)3 3由儲集能相等，即孔隙體積相等有：Vp=Vp1+Vp2+Vp3， Vp=·Vb所以有：V

，而Vb=L·Ab 1b1

b3因而有LALALA

LA11LL L

2 2 2 3 3LL L所以 1 1 2 L

3 3

1 1 2 2 3 3LL L1 2 318%322%1424%1131411=22.36%2依據(jù)等效滲流阻力原理，由單相滲流的達西公式有：2KA(P

P1) K

A(P1

P1)

KA(P1P)

KA(P

P)112Q 1 L 1 L1121

2 3 L3

2 1(LL1 2

2L)3K(P

P)

P1P1P1P1P

PP從而， 1 2LL L

1 L/K

1 L /K

2 L/K

L/K

1 2L /K L/K1 2 3

1 1 K

2 3 3 1 1 2 2 3 3LL L1 2 3L/K1 1

L /K2

L/K3 3 31411 298.10(mD)3/16014/32011/350首先地層水測出巖心的滲透率Kf,然后用次地層水〔降低一半濃度的地層水〕測巖心滲透率Kaf,最終純水測得巖心滲透率為Kw：測試數(shù)據(jù)見下表：巖心號K〔md〕Kf〔md〕KW〔md〕1251.0188.3191.02100.085.355.533.792.361.01a〕各巖心的水敏指效為多少？解：由水敏指數(shù)公式IW

KLKWK

，得：1：IW

KLKWK

L=〔251-191〕/251=0.23902：IW

LK K L K

=〔100-55.5〕/100=0.4453：IW

LKLKWK

=〔3.79-1.01〕/3.79=0.7335L其次章儲層巖石的物理特性作業(yè)：四、2-1、2-3、2-4、2-52-1．自然氣組成分析資料如下表：甲烷0.7016.043乙烷0.1430.070丙烷0.0944.097丁烷0.0758.124組分質(zhì)量組成組分質(zhì)量組成GMi i由摩爾組成計算自然氣的分子量和比重。1〕yi

Gi/Min

Gi/MiGi/MiG2/M2G3/M3G4/M4Gi/Mii1

i1所以 Gi/Mi 0.70

0.14

0.09

0.0716.043 30.070 44.097 58.124=0.0515 y G1/M1

0.70/16.043 0.8471 4i1

0.0515G/MGy 2 22 4

0.14/30.0700.0515

0.090Gi/Mii1G /M

0.09/44.097y 33 4

3 0.0515

0.040i1

Gi/Miy G4/M4 4 4Gi/Mi

0.07/58.1240.0515

0.023i12〕M

yM i i

yM yMi i 1

yM2

yM3

yM4 4i1 i1=0.84716.043+0.09030.070+0.04044.097+0.02358.124=19.395 M

19.395

0.670Mair 28.962-30.743136Kg/cm2求自然氣的壓縮因子。解：由題可知，=0.743，P=136kg/cm3=136atm，T=93.3C=366.3K依據(jù)查自然氣比重與視臨界參數(shù)的關(guān)系圖可得，T=221K，P=46.3atmpc pcT 366.3 P 136又由T

1.66；P 2.96pr Tpc

221

pr Ppc

46.3T，PZ=0.85。pr pr99C，156.4kg/cm2，計算該氣體的體積系數(shù)。解：由題可知，=0.74，P=156.4kg/cm2=156.4atm，T=99C=372K查自然氣比重與視臨界參數(shù)的關(guān)系圖可得，TpcT 372 P 156.4

=220K，Ppc

=46.4atm所以T

1.69；P 3.37pr Tpc 220 pr Ppc 46.4Tpr，PprZ=0.855。V ZTp

273tp

T 1 372 1又由B

Z scZ 0.855 0.0069g V Tsc sc

p 293 p 293P 293 156.42-5．某油田氣的組成分析結(jié)果為：組分組分摩爾組成yiCP(atm)CT(K)CH40.902190.6747.3CH250.045305.5049.8CH360.037370.0042.6CH4100.021425.3937.9地層溫度32C，油層壓力83atm求氣體的壓縮因子；求氣體的體積系數(shù)；假設(shè)油井日產(chǎn)氣10000m3(標準狀況)，則它在地下所占的體積為多少？求該氣體的壓縮系數(shù)；求該氣體的粘度。解：由題知，T=32C=305K.P=83atmT n y

yT

yT

yTpc icii1

c3

c4=0.902190.67+0.045305.50+0.037370.00+0.021425.39=208.35503(K)P n y

yP

yP

yP

yPpc icii1

c3

c4=0.90247.3+0.04549.8+0.03742.6+0.02137.9=47.2777(atm)所以Tpr

T Tpc

305208.35503

1.4638P P pr Ppc

8347.2777

1.7556T,PZ=0.83。pr prB

Z273tPscg 293 PZ T 1

0.833051

0.0104293P 293 83〔3〕V=10000m3sc而B Vf所以有V

BV

0.010410000104(m3)g V sc

g scC

=0.68pr pr所以C Cprg Ppc

0.6847.022

pr由Mn yMi ii1

yM1

yM2

yM3

yM4 4=0.90216+0.04529+0.03742+0.02158=18.509依據(jù)M、T查大氣壓下自然氣粘度圖版得=0.0108(mPa.s)g再依據(jù)T，P 查gpr pr g1

T，Pgr r g1

=1.25所以g

gg1 g

0.01081.250.0135(mPa.s)g1第三章多相流體的滲流機理作業(yè)：二：27、30、31、32、33、38三：40、43、46、47、48、50、5127、畫出以下各圖中的前進角θθ及三相周界處的界面張力σ。1 230、從各種阻力效應(yīng)公式PI、PII、PIII分析,你認為減小氣阻、液阻〔賈敏效應(yīng)〕的方法有哪些？答：1、參加外表活性劑，是外表張力減小使得珠泡更易流淌；23、保持地層壓力大于飽和壓力下開采，避開油層脫氣造成賈敏效應(yīng)。31的微觀分布取決于哪些因素？答：油、氣、水在宏觀上分布在同一油藏不同層段，或同一層段；油水在微觀上分布在顆粒與孔道中。油水在孔道中的微觀分布取決于哪些因素為：1.巖石礦物組成的影響油藏流體組成的影響外表活性物質(zhì)的影響礦物外表粗糙度的影響32、強親油巖石與強水親巖石的相對滲透率曲線比照各有何特點？剩余油飽和度低，兩條曲線交點右移。33、綜述毛管壓力曲線及相對滲透率曲線的用途。答：毛管壓力曲線的應(yīng)用：毛管壓力資料在巖石孔隙構(gòu)造爭論中的應(yīng)用依據(jù)毛管壓力曲線形態(tài)評估巖石儲集性能好壞應(yīng)用毛管壓力曲線確定孔隙的外表積依據(jù)毛管壓力曲線資料定義的假設(shè)干綜合系數(shù)應(yīng)用毛管力曲線確定油層的平均毛管壓力J〔Sw〕函數(shù)確定油〔水〕飽和度隨油水過渡帶高度之間的變化關(guān)系用毛管壓力曲線法爭論驅(qū)油效率應(yīng)用注入和退出曲線確定平均孔－喉體積比毛管壓力資料確定儲層巖石的潤濕性用毛管壓力曲線可計算巖石確實定滲透率和相對滲透率應(yīng)用高速離心機所測得的毛管壓力曲線可在室內(nèi)快速評定油井工作液對儲層的損害或增產(chǎn)措施的效果相對滲透率曲線的應(yīng)用：1.計算油井產(chǎn)量和流度比確定儲層中油水的飽和度分布、油水接觸面位置及產(chǎn)純油的閉合高度利用相對滲透率曲線分析油井產(chǎn)水規(guī)律確定自由水面計算驅(qū)油效率和油藏水驅(qū)采收率其它應(yīng)用38、一般為什么親水油藏原油采收率大于親油油藏？率。4、有三支不同半徑的毛細管〔1=1m，2=0.1m，3=0.01m，插入同一盛有油水的盒中〔如下圖，水的密度為1厘米3，油的密度為0.87克厘米33達因/30o。分別求出三支毛細管中水面上升的速度；試畫出圖中三根毛細管油水界面的相對位置，并說明Pc方向；從計算結(jié)果分析，考慮實際具有底水的油藏，你得何結(jié)論。=1mm=0.1cm，r=0.1mm=0.01cm，r=0.01mm=0.001cm=1g/cm3，1 2 3 w=0.97g/cm3，=33dyn/cm，=30C，g=980c/S20 ow2cos 2cos由h

r(w

)g0有h

2owcos 233cos30 4.486(cm)油水1 r(油水1 w

)g 0.1(10.87)98002h

cos 233cos30 44.86(cm)2 r(1 w

)g 0.01(10.87)98002 cos 233cos30h ow 448.6(cm)3 r(1 w

)g 0.01(10.87)9800各毛管中油水界面相對位置及Pc方向如圖中所示。界面并不是一個截然分開的界面，而是一個具有相當高度的油水過渡帶。43、有一變徑毛管如下圖，r1=0.1mm，r2=1cm，今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21.8達因/厘米，接觸窄口產(chǎn)生最大變形時的接觸角分別為80，15，試估算氣泡通過窄口所引起的壓力差？1 212og112og1=152PP

2cos2r1

2cos1r22(cos2r1

cos 1)r2cos15 cos80221.8103( )1104 1102=420.39〔Pa〕編號毛管壓力Pe編號毛管壓力Pe(mmHg)刻度管數(shù)cm3123456789101020507090140180280400742000.0960.1300.3120.3971.3311.6121.7571.8441.844假設(shè)巖樣飽和水總體積2.0ml，水氣界面張力為 72達因/厘米。wg〔〕繪制毛管壓力曲線；T巖樣的視排驅(qū)壓力P；T飽和中值壓力及飽和度中值的喉道半徑；繪制孔隙大小分布曲線；繪制孔隙大小累積分布曲線。解：1〕Sw

Vp

VwV

可得含水飽和度，則毛管壓力曲線如下：p800800700600m500m力400壓管300毛200H毛管壓力Pe1000020406080100Sw，%1毛管壓力曲線注釋：圖1為原數(shù)據(jù)修正后作圖〔毛管壓力最終一值7420改為742〕2〕排驅(qū)壓力確定的方法很多，一般釆用的方法是，將毛管壓力曲線中間平緩段延長至非濕相飽和度為零時與縱坐標軸相交，其交點所對應(yīng)的壓力就是排驅(qū)壓力。175mmHg飽和度中值壓力pc50是指在驅(qū)替毛管壓力曲線上飽和度為50％時對應(yīng)的毛管壓力值。pc50相應(yīng)的喉道半徑是飽和度中值喉道半徑r50，簡稱為中值半徑。即125mmHg0.8641微米pc＝2σcosθ/rθ=01毛管壓力對應(yīng)的孔喉半徑10205070901401802804007420.00130.00270.00670.00930.01200.01870.02400.03730.05330.098910.805.402.161.541.200.770.600.390.270.150.004.806.5015.6019.8566.5580.6087.8592.2092.20毛管壓力mmHg毛管壓力mmHg毛管壓力MPa微米1繪制空隙大小分布曲線與累計分布曲線如下：5045，40比35%5045，40比35%例的30積體25總占20空隙體積所占比例積15體隙10空50024681012100%90，80例70比的60積體50空隙體積所占比例總40占積30體隙20空100024681012圖2為空隙大小分布曲線 圖3為空隙大小累計分布曲線47、設(shè)水銀的外表張力 400達因/厘米，油水界面張力 29達因/厘米，水銀與Hg wo巖石的接觸角 159，油、水與巖石的接觸 40，水的密度 =1.1克/厘米3，Hg wo w油的密度 =0.85克/厘米3，排驅(qū)壓力P=9.14公斤/厘米2，計算P所對應(yīng)的油柱高度。o d dP=9.14kg/cm2=9.149.8105dyn/cm2=8.96106dyn/cm2dPPd

cosHg確定r2 cos所以r Hg HgPdH

2 coswo wo2 cos

r gwoP

cos PH2929cos408.96106400cos1590.25980

wo2 cosHg

wdwo

wo cosHg

wdgwo=1.5103(cm)=15(m)4810cm6.25240%60%條件下，假設(shè)巖樣兩端施加5atm壓差，測得油的流量為0.04cm2/s，水的流量為0.04cm2/s，并油的粘度為2.5c，水的粘度為0.8c，巖樣確實定滲透率為0.1〔達西，試求：該條件下，油、水的相滲透率〔有效滲透率；該條件下，油，水的相對滲透率；該條件下，油和水的流度及油水流度比M