油层物理第三章答案

1、第三章一、基本概念1.自由表面能：表面层分子比液相内分子储存的多余的“自由能”，这就是两相界层面的自由表面能。2.界面张力：在液体表面上，垂直作用在单位长度的线段上的表面紧缩力。（体系单位表面积的自由能，也可想象为作用于单位面积上的力。）3.吸附：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的自由能的自发现象。（ppt：溶解在具有两相界面系统中的物质，自发地聚到两相界面层上，并降低界面层的界面张力。）4.润湿：当不相混的两相（如油、水）与岩石固相接触时，其中一相沿着岩石表面铺开，其结果使体系的表面自由能降低的现象。5.润湿性：当存在两种非混相流体时，其中某一种流体沿固体表面延展或附着

2、的倾向性。6.润湿滞后：在一相驱替另一相过程中出现的一种润湿现象，即三相润湿周界沿固体表面移动迟缓而产生润湿接触角改变的现象。7.动润湿滞后： 在水驱油或油驱水过程中，当三相界面沿固体表面移动时，因移动的迟缓而使润湿角发生变化的现象。8.静润湿滞后：指油、水与固体表面接触的先后次序不同时产生的滞后现象（即是以水驱出固体表面上的油或以油驱除固体表面的水的问题）。9.毛管压力：毛管中由于液体和固体间的相互润湿，使液气相间的界面是一个弯曲表面。凸液面，表面张力将有一指向液体内部的合力，凸面像是紧绷在液体上一样，液体内部压力大于外部压力；凹液面，凹面好像要被拉出液面，因而液体内部的压力小于外部压力，这

3、两种附加力就是毛管压力。10.毛管压力曲线：含水饱和度与毛管压力间关系的曲线。11.排驱压力：非湿相开始进入岩样最大喉道的压力，也就是非湿相开始进入岩样的压力。12.饱和度中值压力：（pc50）在驱替毛管压力曲线上饱和度为50%时所对应的毛管压力值。13.中值喉道半径：pc50相应的喉道半径r50，简称中值半径。14.驱替过程：当岩石亲油时，必须克服施加一个外力克服毛管力pc，才能使水驱油。15.吸允过程：对于实际油层，当岩石亲水时，按pc=2cos/r计算，则pc为正、h也为正，水面会上升。如将亲水岩浸泡在油中，就会出现水能在毛管力的作用下自动进入岩心，驱出岩心中的非湿相油。16.润湿指数：

4、w=costwocosog=ptwoogptogwo17.贾敏效应（液阻效应、气阻效应）：将气泡通过窄口时产生的附加阻力的现象。 （液阻效应：液滴通过孔道狭窄处时，液滴变形产生附加阻力的现象。）（固阻效应：固相微粒运移至窄口时，堵塞喉道的效应。）18.粘性指进现象：不同渗透带的地层中会出现微观和宏观上的指进现象。19.有效渗透率（相渗透率）：多相流体共存和流动时，岩石让某一相流体通过能力的大小。20.相对渗透率：相渗透率与绝对渗透率之比。21.流度：流体有效渗透率与其粘度的比值。22.流度比：水驱油时，驱油液（水）的流度与被驱替的液（油）的流度之比。23.产水率：油水同产时总馋液量q=qw+q

5、o中产水量qw所占的百分数或分数。二、分析及简答24.油藏流体表面张力随地层压力、温度、天然气在原油中的溶解度的变化规律如何？答：温度、压力：直接影响到分子间的距离，对于任何液、气两相，表面张力都会随着温度和压力的增加而减小。天然气在原油中的溶解度： 随着原油中天然气的溶解度的增大，油气表面张力减小，油水表面张力先增大后减小。25.吸附作用是什么？产生润湿现象的原因是什么？影响岩石润湿性的因素有哪些？答：吸附作用：降低界面自由能的作用润湿现象原因：表面能降低是润湿现象发生的根本原因。影响润湿性的因素：岩石矿物组成流体组成表面活性物质矿物表面粗糙度26.润湿程度的大小如何描述？根据它怎样划分亲水

6、、亲油、中性岩石？答：接触角，=0 完全润湿 亲水性极强或强水湿 90 润湿好 亲水性好或水湿 90 润湿不好 亲油或油湿 180 完全不润湿 亲油性极强或强油湿附着功（粘附功）w，粘附功越大，液体对固体的润湿程度越好。27.画出下图中的前进角1、后退角2及三相周界处的界面张力。答：如图28.毛管压力曲线中间平缓段的长、短及高低位置反映岩石怎样的物性特征？答：毛管压力曲线中间平缓段的长短反映岩石孔隙分选性的好坏；高低位置反映岩石喉道半径的大小。29.具有相同的pc50的两块岩样，设1号岩样比2号岩样的分选程度好，且平均孔道半径前者大于后者，试绘出毛管压力曲线与润湿性饱和度的关系图，并加以解释。

7、答： 两岩样系列一的分选性比系列二好，所以图像中一的平稳段较长。系列二的喉道半径大于二，所以一起点较低。30.由各种阻力效应公式p 、p、p分析，你认为减小气阻、液阻（贾敏效应）的方法有哪些？答：在生产中尽量避免钻井泥浆进入油层酸化后应尽力排除、排尽残余酸使地层压力不低于饱和压力而造成油层脱气31.油、气、水在油藏的宏观分布如何？油水在岩石孔道中的微观分布如何？油水在岩石孔道中的微观分布取决于哪些因素？答：油、气、水在宏观分布上在同一油藏不同层级或同一层段；油水在微观上分布在颗粒与孔道中。油水在孔道中微观分布取决于：岩石矿物的组成；油藏流体组成的影响；表面活性物质的影响；矿物表面粗糙度32.强

8、亲油岩石与强亲水岩石的相对渗透率曲线对比各有什么特点？答：强亲水岩石的束缚水饱和度大于强亲油岩石的束缚水饱和度强亲水岩石相对渗透率曲线比强亲油岩石相对渗透率曲线图像整体靠右，而强亲油岩石残余油饱和度高，两条线交点右移。33.综述毛管压力曲线及相对渗透率曲线的用途。答：毛管压力曲线的应用：毛管压力资料在岩石孔隙结构研究；根据毛管压力曲线形态评估岩石储集性能好坏；应用毛管压力曲线确定孔隙表面积；根据毛管压力曲线资料定义若干综合系数；应用毛管压力曲线确定油层的平均毛管压力 j(sw) 函数；确定油（水）饱和度与油水过渡带高度之间的关系；用毛管压力曲线法研究驱油效率；应用注入和退出曲线确定平均孔喉体积

9、比；毛管压力资料确定储层岩石的润湿性。相对渗透率曲线的应用：计算油井产量和流度比；确定储层中油水的饱和度分布、油水接触面位置及产纯油的闭合高度；利用相对渗透率曲线分析油井产水规律。34.怎样确定油藏中自由水面(开始100%含水的界面)和油水接触面（开始100%产水的界面）？如何确定含油水过渡带的含水饱和度的变化规律（请用图示表示并解释）。答：用其他方法确定水100地流动或油的相对渗透率为零的水面的深度，；而由相对渗透率曲线可以确定出油相对渗透率为0的含水饱和度值 (sw)o根据此饱和度由毛管力曲线查出该饱和度距自由水面的高差，则自由水面的深度为界面深度加上高差为自由水面35.如果砂岩的渗透率不

10、同，它们的毛管压力曲线，束缚水含量与油水过渡带的厚度有什么不同？答：根据毛管压力曲线可知毛管压力与饱和度的关系，换算为过渡带厚度与饱和度关系，可得出油水过渡带随含水（油）饱和度变化关系，结合渗透率曲线束缚水饱和度低，得油水过渡带厚度小。36.实际油藏的油水界面是否为一“镜面”，为什么？答：不是，油藏在岩石沉积过程中，沿着古水流方向其岩石颗粒呈减小趋势，故渗透率沿该方向也是减小的，导致毛细管增大，所以油水界面沿古水流方向是向上倾斜的，另外，毛管力的变化不是线性的，所以油水界面是一定厚度的油水过渡带。37.饱和顺序不同将如何影响毛管压力曲线和相对渗透率曲线？由哪些原因造成？答：饱和过程不同，影响流

11、体在岩石中的分布，而且在润湿特征及毛细管压力特征上都会出现滞后现象。湿相相对渗透率只是它本身饱和度函数，但是对非湿相任何饱和度吸入过程的相对渗透率总是低于驱替过程的相对渗透率数值，但也有些研究者认为：非湿相的相对渗透率受饱和顺序的影响要比湿相大得多，但湿相的驱替和吸入过程的相对渗透率曲线较接近。原油：是由润湿顺序引起或毛管压力半径引起的滞后。38.一般为什么亲水油藏采收率大于亲油油藏？答：对亲水岩石，水常分布于细小孔隙的死孔隙或颗粒表面，水的这种分布使得它实际上对油的渗透率影响很小，并使得油到较大的通道，从而容易被采出；而亲油岩石在同样的饱和度条件下，水既不在孔道阻碍着油的渗流，油本身以油膜附

12、着于颗粒表面或在小孔隙中，不能排出，因为在相同的含油饱和度下，油的相对渗透率会降低，从而降低采收率。39.学完油层物理，你认为地层原油不能100%采出的原因有哪些？答：不论亲水或者亲油总有残余油占据着微小的孔隙中，不能完全被驱出。三.计算40.有三支不同半径的毛细管（r1=1mm，r2=0.1mm，r3=0.0.1mm），插入同一盛有油水的盒中，已知水的密度为1g/cm3，油的密度为0.87g/cm3，并测得油水界面张力为33dyn/cm，接触角为30。求：（1）分别求出三支毛细管中水面上升的速度； （2）试画出图中三根毛细管油水界面的相对位置，并标明pc方向； （3）从计算结果分析，考虑实际

13、具有底水的油藏，得出怎样的结论。解：（1）根据毛管压力公式，有gh=2cosr得，h=2cosgrh1=23310-3321309.810-3=0.0486mh2=23310-3321309.810-4=0.486m h1=23310-3321309.810-5=4.86m （2）（3）毛管半径不同，所以毛管压力不同，因此毛管湿相上升高度不同，毛管半径越小则毛管中液面上升高度越大，因而具有底水的油藏，其油水界面时油水过渡带而不是一“镜面”。41. 有一岩样由毛细管压力资料得到油排水排驱压力为0.40mpa，而空气排油的排驱压力为0.46mpa，另测得油水界面张力为28. odyn/cm，空气油

14、表面张力为24.9dyn/cm，求该岩样的润湿指数及视接触角，并判断润湿性。解：w=costwocosog=ptwoogptogwo则，w=0.424.90.4628=0.773所以，岩样亲水42.在毛细管中存在一滴水，见下图，水滴静止时测得水面与毛细管的夹角为135，对毛管压力加压（另一端通大气），使水滴移动，移动开始时测得接触角分别是=150，=120。若水的表面张力为72.8dyn/cm，毛管内半径为0.1mm，若考虑水滴对管壁产生的阻力效应是垂直于管壁压力的1/10，试求使水滴移动时所需的外界压差为多大？解：依图像可知p=2rcos-0.5=272.810-310-422-0.5=-1

15、757.55pap=2rcos-0.5=-533pap阻=0.1p=-175.755pa又p-p-p-p阻=0p=2466.305pa43. 有一变径毛管如下图所示，已知r1=0.1mm，r2=1cm，现有一气泡欲通过窄口，气泡两端为原油，测得油气界面的界面张力为21. 8dyn/cm，接触窄口产生最大变形时的触角1=80、2=15，试估算气泡通过窄口所引起的压力差？解：p=p-pp=2cos2r1=221.80.001cos1510.0001=421.143pap=2cos1r2=221.80.01cos800.01=7.571pap=p-p=413.572pa44. 如果孔隙最窄处的半径为

16、10-8 cm，油气表面张力为30dyn/cm，由于低于饱和压力，油中已经出现含有半径为3 x10-4cm的气泡，试计算气泡通过孔隙最窄处时需要多大的压差？设油的相对密度为0. 85，那么次压差相当于多高的油柱？解：依题意最小孔隙存在最大压差，为 p=21r-1=23010-310-10=6108pa又有 p=gh即6108=8509.8h得，h=72.03km45.已知水银的表面张力hg= 480 dyn/cm，油水界面张力为30dyn/cm，水银一岩石系统的接触角hg=140，油一水一岩石系统的接触角wo=45，油水密度差wo=0.4gcm3，由压汞法得饱和中值压力pc50=20kg/cm

17、2，求pc50所对应的油柱高度。解：pc50=2hgcoshgrr=2hgcoshgpc50h=2wocosworwogh=2wocoswopd2hgcoshgwog=wocoswopdhgcoshgwogh=30cos45209.8105480|cos140|0.4980=2880cm=2.88m46. 某岩心用半渗透隔板法做气驱油实验，实测结果见下表编号12345678910毛管压力pe，mmhg10205070901401802804007420刻度管数，cm300.0960.1300.3120.3971.3311.6121.7571.8441.844若已知岩样饱和水总体积2.0ml，水

18、气界面张力为wg=72dyn/cm。求：（1）绘制毛管压力曲线； （2）岩样的视排驱压力pr； （3）饱和中值压力及饱和中值的喉道半径； （4）绘制孔隙大小分布曲线； （5）绘制孔隙大小累积曲线。解：（1）编号12345678910含水饱和度，%10095.293.584.480.1533.4519.412.657.87.8（2）由图像可知pr=25mmhg（3）由图像可知pc50=120760101325=15998.68par50=2pc50=2720.0115998.68=910-5（4）毛管压力10205070901401802804007420孔隙半径10.445.222.091.5

19、01.160.750.580.370.260.014频率0.8790.1100.0070.0030.0010.00030.0002000（5）47.设水银的表面张力为hg=400dyn/cm，油水界面张力wo=29dyn/cm，水银与岩石的接触角hg=159，油、水、岩石的接触角wo=40，水的密度w=1.1g/cm3，油的密度o=0.85g/cm3，排驱压力pd=9.14mpa，计算所对应的油柱高度。解：pd=2coshgrr=2hgcoshgpdh=2wocosworwogh=2wocoswopd2hgcoshgwog=wocoswopdhgcoshgwogh=29cos409.14105

20、400|cos159|2509.8=22.1m48.岩样长10cm截面积6.25cm2，保持含水40%含油60%，两端压差5atm，油流量0.04cm3/s，水流量0.04cm3/s，油粘度2.5cp，水粘度0.8cp，绝对渗透率0.1d。求（1）油、水的相渗透率； （2）油、水的相对渗透率； （3）油和水的流度及油水流度比； （4）分析，得出什么结论？解：（1）根据k=qlap，则有ko=0.042.5106.255=0.032dkw=0.040.8106.255=0.0102d(2)根据 kri=kik，则有kro=0.0320.1=0.32krw=0.1020.1=0.102（3）根据i=kii，则有o=0.