油層物理第三章答案

1、第三章 一、基本概念 1.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。 2.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。） 3.吸附：由于物質(zhì)表面的未飽和力場(chǎng)自發(fā)地吸附周圍介質(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。） 4.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，其結(jié)果使體系的表面自由能降低的現(xiàn)象。 5.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

2、面延展或附著的傾向性。 6.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。 7.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。 8.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）。 9.毛管壓力：毛管中由于液體和固體間的相互潤(rùn)濕，使液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

3、壓力小于外部壓力，這兩種附加力就是毛管壓力。 10.毛管壓力曲線：含水飽和度與毛管壓力間關(guān)系的曲線。 11.排驅(qū)壓力：非濕相開始進(jìn)入巖樣最大喉道的壓力，也就是非濕相開始進(jìn)入巖樣的壓力。 12.飽和度中值壓力：（ ）在驅(qū)替毛管壓力曲線上飽和度為50%時(shí)所對(duì)應(yīng)的毛管壓力值。 13.中值喉道半徑： 相應(yīng)的喉道半徑 ，簡(jiǎn)稱中值半徑。 14.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。 計(jì)算，則 為正、h15.吸允過(guò)程：對(duì)于實(shí)際油層，當(dāng)巖石親水時(shí)，按 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。 16.潤(rùn)濕指數(shù)：

4、 17.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)。） 18.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。 19.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。 20.相對(duì)滲透率：相滲透率與絕對(duì)滲透率之比。 21.流度：流體有效滲透率與其粘度的比值。 22.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。 中產(chǎn)水量 所占的百分?jǐn)?shù)或分?jǐn)?shù)。 23.產(chǎn)水率：油水同產(chǎn)時(shí)總饞液量 二、分析及簡(jiǎn)答

5、 24.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。 25.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：巖石礦物組成 流體組成 表面活性物質(zhì) 礦物表面粗糙度 26.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：接觸

6、角 ， =0 完全潤(rùn)濕 親水性極強(qiáng)或強(qiáng)水濕 90 潤(rùn)濕好 親水性好或水濕 90 潤(rùn)濕不好 親油或油濕 180 完全不潤(rùn)濕 親油性極強(qiáng)或強(qiáng)油濕 附著功（粘附功） ，粘附功越大，液體對(duì)固體的潤(rùn)濕程度越好。 27.畫出下圖中的前進(jìn)角 、后退角 及三相周界處的界面張 。力 答：如圖 緩段的長(zhǎng)、短及高低位置反映巖石怎毛管壓力曲線中間平28. 樣的物性特征？緩段的長(zhǎng)短反映巖石孔隙分選性的答：毛管壓力曲線中間平 好壞；高低位置反映巖石喉道半徑的大小。號(hào)巖樣的分選程度好，且平均孔道半徑前者大于后號(hào)巖樣比2具有相同的 的兩塊巖樣，設(shè)129. 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：90P

7、c 兩巖樣系列一的分選性比80 所以圖像中一的系列二好70 平穩(wěn)段較長(zhǎng)。系列二的喉道半徑大于二，60 所以一起點(diǎn)較低。50 1 系列40 2 系列30 20 10 0 120 100 40 60 80 20 0 % ，Sw 30.由各種阻力效應(yīng)公式 、 、 分析，你認(rèn)為減小氣阻、液阻（賈敏效應(yīng)）的方法有哪些？ 答：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 31.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

8、上分布在顆粒與孔道中。 油水在孔道中微觀分布取決于：巖石礦物的組成；油藏流體組成的影響；表面活性物質(zhì)的影響；礦物表面粗糙度 32.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。 33.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：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)； 函數(shù)； 應(yīng)用毛管壓力

9、曲線確定油層的平均毛管壓力 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：計(jì)算油井產(chǎn)量和流度比； 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； 利用相對(duì)滲透率曲線分析油井產(chǎn)水規(guī)律。 34.怎樣確定油藏中自由水面(開始100%含水的界面)和油水接觸面（開始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）。 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

10、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)滲透含水飽和度關(guān)1.21滲對(duì)0.8 相0.6 油 0.4 水 0.2 0 100 40 0 20 60 80 -0.2 Sw/% 含水飽和度 35.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。 ，為什么？36.實(shí)際油藏的油水界面是否為一“鏡面”答：

11、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？37.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

12、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？38.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?的含油飽和度下，油的相對(duì)滲透率會(huì)降低，從而降低采收率。 采出的原因有哪些？學(xué)完油層物理，你認(rèn)為地層原油不能100%39. 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。 .計(jì)算三，插入同一盛有油水的盒中，已知）

13、=0.1mm，=0.0.1mm 40.有三支不同半徑的毛細(xì)管（=1mm， 30，接觸角為0.87g/ 。，并測(cè)得油水界面張力為33dyn/cm水的密度為1g/ ，油的密度為 1）分別求出三支毛細(xì)管中水面上升的速度；求：（ 方向；2）試畫出圖中三根毛細(xì)管油水界面的相對(duì)位置，并標(biāo)明 （ 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。 （ ）根據(jù)毛管壓力公式，有解：（1 得， ）（2 ）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3（ 。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” ，0.46MPa，而空氣排油的排驅(qū)壓力

14、為41. 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，求該巖樣的潤(rùn)濕指數(shù)及24.9dyn/cm28. Odyn/cm，空氣油表面張力為另測(cè)得油水界面張力為 視接觸角，并判斷潤(rùn)濕性。 解： 則， 所以，巖樣親水 ，對(duì)毛管壓力加13542.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 。若水 ， 壓（另一端通大氣），使水滴移動(dòng)，移動(dòng)開始時(shí)測(cè)得接觸角分別是，若考慮水滴對(duì)管壁產(chǎn)生的阻力效應(yīng)是垂直于管壁0.1mm72.8dyn/cm，毛管內(nèi)半徑為的表面張力為 ，試求使水滴移動(dòng)時(shí)所需的外界壓差為多大？壓力的1/10 解：依圖像可知 阻 又 阻 ， ，現(xiàn)有一氣泡欲通過(guò)窄口

15、，氣泡兩端 有一變徑毛管如下圖所示，已知43. 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： -8，由于低于飽和壓力，油中已經(jīng)出 cm，油氣表面張力為44. 如果孔隙最窄處的半徑為1030dyn/cm-4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cm3 x10現(xiàn)含有半徑為 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 又有 即 h=72.03km 得， ，水銀一巖石系統(tǒng)的接觸角= 480 dyn/cm已知水銀的表面張力 ，油水界面張力為

16、30dyn/cm45. ，由壓汞法得飽和=0.4g =140，油一水一巖石系統(tǒng)的接觸角 =45，油水密度差 2 ，求 中值壓力 =20kg/cm所對(duì)應(yīng)的油柱高度。 解： 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) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 毛管壓力Pe，mmHg 10 20 50 70 90 140 180 280 400 7420 3 0 0.096 0.130 0.312 0.397 1.331 1.612 1.757 1.844 刻度管數(shù)，cm1.844 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

17、； （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) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 含水飽和7.8 33.45 84.4 80.15 12.65 19.4 7.8 100 95.2 93.5 % 度， 毛管壓力曲線 450 gHm400 m350 ，力300 250200150100500020406080100120含水飽和度% （2）由圖像可知 =25mmHg =15998.68Pa =）由圖像可知 （3 -5=9=10= ）4（ 孔隙大小分布曲線 1 率頻0.8 0.6 0.4

18、0.2 0 0 2 4 6 8 10 12 -0.2 孔隙半徑 毛管壓力 10 20 50 70 90 140 180 280 400 7420 0.014 0.37 0.26 2.09 1.50 1.16 0.75 0.58 孔隙半徑 10.44 5.22 0 0.0003 0.0002 0 0 頻率 0.879 0.110 0.007 0.003 0.001 ）5（ 孔隙大小累積曲線 1.02 率1 頻積0.98 0.960.940.920.90.880.86024681012孔隙半 47.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 33

19、，排=0.85g/cm，油的密度=40，水的密度 =1.1g/cm =159，油、水、巖石的接觸角 驅(qū)壓力 =9.14MPa，計(jì)算所對(duì)應(yīng)的油柱高度。 解： 23/s0.04cm，油流量，水流量含油60%，兩端壓差48.巖樣長(zhǎng)10cm截面積6.25cm5atm，保持含水40%3/s，油粘度2.5cP，水粘度0.8cP，絕對(duì)滲透率0.1D0.04cm。 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？ ，則有1）根據(jù) 解：（ ，則有(2)根據(jù) ，則有 （3）根據(jù) （4）根據(jù)計(jì)算結(jié)果，可知 巖樣相滲透率之和小于絕對(duì)滲透率，即相對(duì)滲透率之和小于1 水的流度