油層物理第三章答案

第三章—、基本概念自由表面能：表面層分子比液相內(nèi)分子儲(chǔ)存的多余的“自由能”，這就是兩相界層面的自由表面能。界面張力：在液體表面上，垂直作用在單位長(zhǎng)度的線段上的表面緊縮力。 （體系單位表面積的自由能，也可想象為作用于單位面積上的力。）吸附：由于物質(zhì)表面的未飽和力場(chǎng)自發(fā)地吸附周?chē)橘|(zhì)以降低其表面的自由能的自發(fā)現(xiàn)象。 （PPT:溶解在具有兩相界面系統(tǒng)中的物質(zhì)，自發(fā)地聚到兩相界面層上，并降低界面層的界面張力。 ）潤(rùn)濕：當(dāng)不相混的兩相（如油、水）與巖石固相接觸時(shí)，其中一相沿著巖石表面鋪開(kāi)，其結(jié)果使體系的表面自由能降低的現(xiàn)象。潤(rùn)濕性：當(dāng)存在兩種非混相流體時(shí)，其中某一種流體沿固體表面延展或附著的傾向性。潤(rùn)濕滯后：在一相驅(qū)替另一相過(guò)程中出現(xiàn)的一種潤(rùn)濕現(xiàn)象，即三相潤(rùn)濕周界沿固體表面移動(dòng)遲緩而產(chǎn)生潤(rùn)濕接觸角改變的現(xiàn)象。動(dòng)潤(rùn)濕滯后：在水驅(qū)油或油驅(qū)水過(guò)程中，當(dāng)三相界面沿固體表面移動(dòng)時(shí)，因移動(dòng)的遲緩而使?jié)櫇窠前l(fā)生變化的現(xiàn)象。靜潤(rùn)濕滯后：指油、水與固體表面接觸的先后次序不同時(shí)產(chǎn)生的滯后現(xiàn)象（即是以水驅(qū)出固體表面上的油或以油驅(qū)除固體表面的水的問(wèn)題）。毛管壓力：毛管中由于液體和固體間的相互潤(rùn)濕，使液一氣相間的界面是一個(gè)彎曲表面。 凸液面，表面張力將有一指向液體內(nèi)部的合力，凸面像是緊繃在液體上一樣，液體內(nèi)部壓力大于外部壓力；凹液面，凹面好像要被拉出液面，因而液體內(nèi)部的壓力小于外部壓力，這兩種附加力就是毛管壓力。毛管壓力曲線：含水飽和度與毛管壓力間關(guān)系的曲線。排驅(qū)壓力：非濕相開(kāi)始進(jìn)入巖樣最大喉道的壓力，也就是非濕相開(kāi)始進(jìn)入巖樣的壓力。飽和度中值壓力：（ ）在驅(qū)替毛管壓力曲線上飽和度為50%寸所對(duì)應(yīng)的毛管壓力值。中值喉道半徑： 相應(yīng)的喉道半徑 ，簡(jiǎn)稱中值半徑。驅(qū)替過(guò)程：當(dāng)巖石親油時(shí)，必須克服施加一個(gè)外力克服毛管力 ，才能使水驅(qū)油。吸允過(guò)程：對(duì)于實(shí)際油層，當(dāng)巖石親水時(shí)，按 計(jì)算，則為正、h也為正，水面會(huì)上升。如將親水巖浸泡在油中，就會(huì)出現(xiàn)水能在毛管力的作用下自動(dòng)進(jìn)入巖心，驅(qū)出巖心中的非濕相油。潤(rùn)濕指數(shù)：賈敏效應(yīng)（液阻效應(yīng)、氣阻效應(yīng)）：將氣泡通過(guò)窄口時(shí)產(chǎn)生的附加阻力的現(xiàn)象。（液阻效應(yīng)：液滴通過(guò)孔道狹窄處時(shí)，液滴變形產(chǎn)生附加阻力的現(xiàn)象。 ）（固阻效應(yīng)：固相微粒運(yùn)移至窄口時(shí)，堵塞喉道的效應(yīng)。 ）粘性指進(jìn)現(xiàn)象：不同滲透帶的地層中會(huì)出現(xiàn)微觀和宏觀上的指進(jìn)現(xiàn)象。有效滲透率（相滲透率）：多相流體共存和流動(dòng)時(shí)，巖石讓某一相流體通過(guò)能力的大小。相對(duì)滲透率：相滲透率與絕對(duì)滲透率之比。流度：流體有效滲透率與其粘度的比值。流度比：水驅(qū)油時(shí)，驅(qū)油液（水）的流度與被驅(qū)替的液（油）的流度之比。23..產(chǎn)水率：油水同產(chǎn)時(shí)總饞液量 中產(chǎn)水量所占的百分?jǐn)?shù)或分?jǐn)?shù)。二、分析及簡(jiǎn)答油藏流體表面張力隨地層壓力、溫度、天然氣在原油中的溶解度的變化規(guī)律如何？答：溫度、壓力：直接影響到分子間的距離，對(duì)于任何液、氣兩相，表面張力都會(huì)隨著溫度和壓力的增加而減小。天然氣在原油中的溶解度： 隨著原油中天然氣的溶解度的增大，油氣表面張力減小，油水表面張力先增大后減小。吸附作用是什么？產(chǎn)生潤(rùn)濕現(xiàn)象的原因是什么？影響巖石潤(rùn)濕性的因素有哪些？答：吸附作用：降低界面自由能的作用

潤(rùn)濕現(xiàn)象原因：表面能降低是潤(rùn)濕現(xiàn)象發(fā)生的根本原因影響潤(rùn)濕性的因素：①巖石礦物組成流體組成表面活性物質(zhì)④礦物表面粗糙度潤(rùn)濕程度的大小如何描述？根據(jù)它怎樣劃分親水、親油、中性巖石?答：①接觸角，=0V90>90=180②附著功（粘附功）越好。畫(huà)出下圖中的前進(jìn)角答：如圖④礦物表面粗糙度潤(rùn)濕程度的大小如何描述？根據(jù)它怎樣劃分親水、親油、中性巖石?答：①接觸角，=0V90>90=180②附著功（粘附功）越好。畫(huà)出下圖中的前進(jìn)角答：如圖28.毛管壓力曲線中間平樣的物性特征？答：毛管壓力曲線中間平00、后退角完全潤(rùn)濕潤(rùn)濕好潤(rùn)濕不好完全不潤(rùn)濕粘附功越大,親水性極強(qiáng)或強(qiáng)水濕親水性好或水濕親油或油濕親油性極強(qiáng)或強(qiáng)油濕

液體對(duì)固體的潤(rùn)濕程度及三相周界處的界面張緩段的長(zhǎng)、短及高低位置反映巖石怎緩段的長(zhǎng)短反映巖石孔隙分選性的 系列1 系列1 系列2Sw，%好壞；高低位置反映巖石喉道半徑的大小。具有相同的的兩塊巖樣，設(shè)1號(hào)巖樣比2號(hào)巖樣的分選程度好，且平均孔道半徑前者大于后者，試?yán)L出毛管壓力曲線與潤(rùn)濕性飽和度的關(guān)系圖，并加以解釋。答：②兩巖樣系列一的分選性比系列二好，所以圖像中一的平穩(wěn)段較長(zhǎng)。②系列二的喉道半徑大于二，所以一起點(diǎn)較低。由各種阻力效應(yīng)公式I、衛(wèi)、皿分析，你認(rèn)為減小氣阻、液阻（賈敏效應(yīng)）的方法有哪些？答：①在生產(chǎn)中盡量避免鉆井泥漿進(jìn)入油層酸化后應(yīng)盡力排除、排盡殘余酸使地層壓力不低于飽和壓力而造成油層脫氣油、氣、水在油藏的宏觀分布如何？油水在巖石孔道中的微觀分布如何？油水在巖石孔道中的微觀分布取決于哪些因素？答:油、氣、水在宏觀分布上在同一油藏不同層級(jí)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微觀分布取決于：①巖石礦物的組成；②油藏流體組成的影響；③表面活性物質(zhì)的影響；④礦物表面粗糙度強(qiáng)親油巖石與強(qiáng)親水巖石的相對(duì)滲透率曲線對(duì)比各有什么特點(diǎn)？答：強(qiáng)親水巖石的束縛水飽和度大于強(qiáng)親油巖石的束縛水飽和度強(qiáng)親水巖石相對(duì)滲透率曲線比強(qiáng)親油巖石相對(duì)滲透率曲線圖像整體靠右，而強(qiáng)親油巖石殘余油飽和度高，兩條線交點(diǎn)右移。綜述毛管壓力曲線及相對(duì)滲透率曲線的用途。答：毛管壓力曲線的應(yīng)用：①毛管壓力資料在巖石孔隙結(jié)構(gòu)研究；根據(jù)毛管壓力曲線形態(tài)評(píng)估巖石儲(chǔ)集性能好壞；應(yīng)用毛管壓力曲線確定孔隙表面積；根據(jù)毛管壓力曲線資料定義若干綜合系數(shù)；應(yīng)用毛管壓力曲線確定油層的平均毛管壓力 函數(shù)；確定油（水）飽和度與油水過(guò)渡帶高度之間的關(guān)系；用毛管壓力曲線法研究驅(qū)油效率；應(yīng)用注入和退出曲線確定平均孔一喉體積比；毛管壓力資料確定儲(chǔ)層巖石的潤(rùn)濕性。相對(duì)滲透率曲線的應(yīng)用：①計(jì)算油井產(chǎn)量和流度比；②確定儲(chǔ)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；③利用相對(duì)滲透率曲線分析油井產(chǎn)水規(guī)律。怎樣確定油藏中自由水面（開(kāi)始100%含水的界面）和油水接觸面（開(kāi)始100%產(chǎn)水的界面）？如何確定含油水過(guò)渡帶的含水飽和度的變化規(guī)律（請(qǐng)用圖示表示并解釋?zhuān)?。答：用其他方法確定水100%地流動(dòng)或油的相對(duì)滲透率為零的水面的深度，；而由相對(duì)滲透率曲線可以確定出油相對(duì)滲透率為0的含水飽和度值（Sw）o根據(jù)此飽和度由毛管力曲線查出該飽和度距自由水面的高差，，則自由水面的深度為界面深度加上高差為自由水面油、水相對(duì)滲透率一含水飽和度關(guān)系T—油-■一水T—油-■一水率透滲對(duì)相-0.2含水飽和度Sw/%如果砂巖的滲透率不同，它們的毛管壓力曲線，束縛水含量與油水過(guò)渡帶的厚度有什么不同？答：根據(jù)毛管壓力曲線可知毛管壓力與飽和度的關(guān)系，換算為過(guò)渡帶厚度與飽和度關(guān)系，可得出油水過(guò)渡帶隨含水（油）飽和度變化關(guān)系，結(jié)合滲透率曲線束縛水飽和度低，得油水過(guò)渡帶厚度小。實(shí)際油藏的油水界面是否為一“鏡面”，為什么？答：不是，油藏在巖石沉積過(guò)程中，沿著古水流方向其巖石顆粒呈減小趨勢(shì)，故滲透率沿該方向也是減小的，導(dǎo)致毛細(xì)管增大，所以油水界面沿古水流方向是向上傾斜的，另外，毛管力的變化不是線性的，所以油水界面是一定厚度的油水過(guò)渡帶。飽和順序不同將如何影響毛管壓力曲線和相對(duì)滲透率曲線？由哪些原因造成？答：飽和過(guò)程不同，影響流體在巖石中的分布，而且在潤(rùn)濕特征及毛細(xì)管壓力特征上都會(huì)出現(xiàn)滯后現(xiàn)象。濕相相對(duì)滲透率只是它本身飽和度函數(shù)，但是對(duì)非濕相任何飽和度吸入過(guò)程的相對(duì)滲透率總是低于驅(qū)替過(guò)程的相對(duì)滲透率數(shù)值，但也有些研究者認(rèn)為：非濕相的相對(duì)滲透率受飽和順序的影響要比濕相大得多，但濕相的驅(qū)替和吸入過(guò)程的相對(duì)滲透率曲線較接近。原油：是由潤(rùn)濕順序引起或毛管壓力半徑引起的滯后。一般為什么親水油藏采收率大于親油油藏？答：對(duì)親水巖石，水常分布于細(xì)小孔隙的死孔隙或顆粒表面，水的這種分布使得它實(shí)際上對(duì)油的滲透率影響很小，并使得油到較大的通道，從而容易被采出；而親油巖石在同樣的飽和度條件下，水既不在孔道阻礙著油的滲流，油本身以油膜附著于顆粒表面或在小孔隙中，不能排出，因?yàn)樵谙嗤暮惋柡投认拢偷南鄬?duì)滲透率會(huì)降低，從而降低采收率。學(xué)完油層物理，你認(rèn)為地層原油不能100嘛出的原因有哪些？答：不論親水或者親油總有殘余油占據(jù)著微小的孔隙中，不能完全被驅(qū)出。三.計(jì)算有三支不同半徑的毛細(xì)管（=1mm=0.1mm=0.0.1mm），插入同一盛有油水的盒中，已知水的密度為1g/，油的密度為0.87g/，并測(cè)得油水界面張力為33dyn/cm，接觸角為30°求：（1）分別求出三支毛細(xì)管中水面上升的速度；（2） 試畫(huà)出圖中三根毛細(xì)管油水界面的相對(duì)位置，并標(biāo)明方向；（3） 從計(jì)算結(jié)果分析，考慮實(shí)際具有底水的油藏，得出怎樣的結(jié)論。解：（1）根據(jù)毛管壓力公式，有II得,(2)(3)毛管半徑不同，所以毛管壓力不同，因此毛管濕相上升高度不同，毛管半徑越小則毛管中液面上升高度越大，因而具有底水的油藏，其油水界面時(shí)油水過(guò)渡帶而不是一“鏡面” 。有一巖樣由毛細(xì)管壓力資料得到油排水排驅(qū)壓力為 0.40MPa,而空氣排油的排驅(qū)壓力為0.46MPa,另測(cè)得油一水界面張力為28.Odyn/cm，空氣一油表面張力為24.9dyn/cm，求該巖樣的潤(rùn)濕指數(shù)及視接觸角，并判斷潤(rùn)濕性。解：則,所以，巖樣親水在毛細(xì)管中存在一滴水，見(jiàn)下圖，水滴靜止時(shí)測(cè)得水面與毛細(xì)管的夾角為 135°，對(duì)毛管壓力加壓(另一端通大氣)，使水滴移動(dòng)，移動(dòng)開(kāi)始時(shí)測(cè)得接觸角分別是 ’ °, 。。若水的表面張力為72.8dyn/cm，毛管內(nèi)半徑為0.1mm，若考慮水滴對(duì)管壁產(chǎn)生的阻力效應(yīng)是垂直于管壁壓力的1/10，試求使水滴移動(dòng)時(shí)所需的外界壓差為多大？解：依圖像可知又又??? I n 阻OO有一變徑毛管如下圖所示，已知 ， ，現(xiàn)有一氣泡欲通過(guò)窄口，氣泡兩端為原油，測(cè)得油氣界面的界面張力為21.8dyn/cm,接觸窄口產(chǎn)生最大變形時(shí)的觸角 =80° =15試估算氣泡通過(guò)窄口所引起的壓力差？解：I nO如果孔隙最窄處的半徑為10-8cm，油氣表面張力為30dyn/cm，由于低于飽和壓力，油中已經(jīng)出現(xiàn)含有半徑為3x10-4cm的氣泡，試計(jì)算氣泡通過(guò)孔隙最窄處時(shí)需要多大的壓差？設(shè)油的相對(duì)密度為0.85，那么次壓差相當(dāng)于多高的油柱？解：依題意最小孔隙存在最大壓差，為 — — OO又有即得，h=72.03km已知水銀的表面張力 =480dyn/cm，油水界面張力為30dyn/cm，水銀一巖石系統(tǒng)的接觸角=140°，油一水一巖石系統(tǒng)的接觸角 =45°油水密度差 =0.4g/，由壓汞法得飽和中值壓力 =20kg/cm2，求 所對(duì)應(yīng)的油柱高度。解：5(45(4)46.某巖心用半滲透隔板法做氣驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，實(shí)測(cè)結(jié)果見(jiàn)下表編號(hào)12345678910毛管壓力Pe,mmHg1020507090140180:280「4007420刻度管數(shù)，cm00.0960.1300.3120.3971.3311.612:1.7571.8441.844若已知巖樣飽和水總體積2.0mL，水氣界面張力為 =72dyn/cm。求：（1）繪制毛管壓力曲線；（2）巖樣的視排驅(qū)壓力 ；（3） 飽和中值壓力及飽和中值的喉道半徑；（4） 繪制孔隙大小分布曲線；（5） 繪制孔隙大小累積曲線。解:（1）編號(hào)12345678910含水飽和度，%10095.293.584.480.1533.4519.412.657.87.8毛管壓力曲線ooooooo50505054433221ooo0520 40 6080100120ooooooo50505054433221ooo0520 40 6080100120含水飽和度，%（2）由圖像可知=25mmHg（3）由圖像可知（2）由圖像可知=25mmHg（3）由圖像可知=15998.68Pa=9X10-孔隙大小分布曲線毛管壓力10205070901401802804007420孔隙半徑10.445.222.09r1.50r1.16「0.75r0.580.370.260.014頻率0.8790.1100.0070.0030.0010.00030.0002000(5)孔隙大小累積曲線2 4 6 8 10 12孔隙半徑0219694率頻積累2 4 6 8 10 12孔隙半徑0219694率頻積累設(shè)水銀的表面張力為 =400dyn/cm,油水界面張力 =29dyn/cm,水銀與巖石的接觸角=159°，油、水、巖石的接觸角 =40°，水的密度 =1.1g/cm3，油的密度 =0.85g/cm3，排驅(qū)壓力=9.14MPa計(jì)算所對(duì)應(yīng)的油柱高度解：巖樣長(zhǎng)10cm截面積6.25cm2,保持含水40%含油60%兩端壓差5atm,油流量0.04cm3/s，水流量0.04cm3/s，油粘度2.5cP，水粘度0.8cP，絕對(duì)滲透率0.1D。求（1）油、水的相滲透率；（2） 油、水的相對(duì)滲透率；（3） 油和水的流度及油水流度比；（4） 分析，得出什么結(jié)論？解：（