中国石油大学华东1999年研究生复试考题及答案

中国石油大学华东1999年研究生复试考题及答案一、名词解释（每题4分，共20分）1.孔隙度2.渗透率3.毛管压力4.相对渗透率5.原油体积系数二、选择题（每题3分，共30分）1.在储层岩石中，流体流动的通道主要是（）。A.孔隙B.喉道C.裂缝D.溶洞2.下列哪种因素不会影响岩石的绝对渗透率？（）A.岩石颗粒的排列方式B.流体的粘度C.胶结物的类型D.颗粒的粒度分布3.关于毛管压力曲线，下列说法正确的是（）。A.排驱毛管压力曲线总是低于吸入毛管压力曲线B.束缚水饱和度越高，排驱毛管压力越低C.退汞曲线代表的是非润湿相驱替润湿相的过程D.阈压是指岩石中最大连通孔道所对应的毛管压力4.在油水两相渗流中，当含水饱和度达到束缚水饱和度时，水的相对渗透率（）。A.大于0B.等于0C.等于1D.等于油的相对渗透率5.达西定律适用于（）。A.高速紊流B.低速层流C.任何流态D.仅适用于气体6.克氏渗透率反映了岩石的（）。A.真实渗透率B.视渗透率C.受滑脱效应影响的渗透率D.相对渗透率7.原油在地下溶解了大量的天然气，当压力降至饱和压力以下时，原油的粘度通常会（）。A.降低B.升高C.不变D.先降低后升高8.对于亲水岩石，在油水两相共渗区，一般（）。A.油的相对渗透率大于水的相对渗透率B.水的相对渗透率大于油的相对渗透率C.油水相对渗透率相等D.无法确定9.下列关于岩石润湿性的描述，错误的是（）。A.润湿性是指流体在固体表面铺展的能力B.油藏岩石通常是混合润湿的C.吸附法可以测定岩石的润湿性D.亲油岩石中，水通常呈连续相分布10.在渗流力学中，雷诺数主要用于判断（）。A.流体的压缩性B.流体的粘滞性C.流体流动是否符合达西定律D.岩石的孔隙结构三、填空题（每空2分，共20分）1.储层岩石的孔隙结构是指岩石中______和______的几何形状、大小、分布及其相互连通关系。2.在评价储层物性时，通常用______来度量岩石容纳流体的能力，用______来度量岩石允许流体通过的能力。3.毛管压力与毛管管径成______比，与两相流体间的界面张力成______比。4.相对渗透率曲线的形态主要受______和______的控制。5.在气体渗流中，由于______效应的存在，导致测得的气体渗透率______于液测渗透率。6.杜哈美原理主要用于解决______问题。四、简答题（每题10分，共40分）1.简述达西定律的表达式及其物理意义，并说明达西定律的适用条件及局限性。2.绘图并说明典型油水相对渗透率曲线的特征，指出曲线上三个特征点（束缚水饱和度、残余油饱和度、交点）的物理意义。3.简述影响岩石渗透率的主要地质因素。4.什么是贾敏效应？它在油层物理中有何实际意义？五、计算与推导题（共40分）1.（10分）设有一圆柱形岩心，长度L=10cm，横截面积A=。已知岩心的绝对渗透率K=100mD（毫达西），流体粘度μ（注：1mD=Da2.（15分）在平面径向稳定渗流中，假设地层是均质、等厚、水平的，流体为单相不可压缩流体。供给边缘半径为，压力为；井底半径为，压力为；地层厚度为h，渗透率为K，流体粘度为μ。(1)请推导平面径向流的产量公式（即裘皮公式）。(2)若已知=200atm，=100atm，=1000m，=0.13.（15分）设有一未饱和油藏进行一次开采，依靠岩石和流体的弹性膨胀能量驱动。已知原始地层压力=250atm，目前地层压力P=200atm。原油压缩系数=(1)写出综合压缩系数的表达式并计算其数值。(2)假设油藏体积=，估算由于压力下降累积产出的地下原油体积（即地质储量亏空）。答案与解析一、名词解释1.孔隙度：指岩石中孔隙体积（或缝隙体积）与岩石总体积的比值，通常以百分数表示。它是衡量岩石储存流体能力的重要参数。根据孔隙的连通性，可分为总孔隙度和有效孔隙度。2.渗透率：在一定压力差下，岩石允许流体通过的能力。它是度量流体通过岩石孔隙介质难易程度的物理量。根据达西定律，其数值大小取决于岩石本身的孔隙结构及流体性质，绝对渗透率仅与岩石性质有关。3.毛管压力：在毛管孔隙中，由于两相流体（非润湿相和润湿相）界面张力及对固体的润湿作用，使得两相界面两侧产生的压力差。其方向通常指向润湿相一侧，大小取决于界面张力、接触角及毛管半径。4.相对渗透率：当岩石中存在多相流体共存时，岩石对其中某一相流体的有效渗透率与岩石绝对渗透率（或基准渗透率）的比值。它反映了多相流动时，各相流体在岩石中通过能力的相对大小，是饱和度的函数。5.原油体积系数：指地层原油体积与其在地面标准条件下脱气后的体积之比。由于溶解气和热膨胀作用，地层原油体积通常大于地面原油体积，故该系数通常大于1。二、选择题1.B（解析：流体在储层岩石中流动时，孔隙主要起储集作用，而喉道是控制流体流动的狭窄通道，对渗透率起决定性作用。）2.B（解析：绝对渗透率是岩石本身的属性，仅取决于岩石的孔隙结构（如颗粒排列、胶结、粒度等），与通过流体的性质（如粘度）无关。）3.D（解析：排驱曲线（非润湿相驱润湿相）通常位于吸入曲线之上，A错；束缚水饱和度高通常意味着孔喉细小，排驱压力高，B错；C描述的是吸入过程；阈压即为排驱压力，对应最大连通孔径，D正确。）4.B（解析：在束缚水饱和度下，水处于不流动状态，占据微细孔隙，故水的相对渗透率为0。）5.B（解析：达西定律是线性渗流定律，仅适用于流速较低、粘滞力占主导的层流状态。）6.A（或B视语境，通常指真实渗透率）（解析：克氏渗透率是校正了气体滑脱效应后的渗透率，代表了岩石本身的属性，即绝对渗透率或真实渗透率。视渗透率是包含滑脱效应的测量值。）7.B（解析：当压力低于饱和压力，气体从油中分离出来，导致原油变稠，粘度升高。）8.B（解析：亲水岩石中，水是润湿相，占据小孔隙和壁面，在相同饱和度下，润湿相的相对渗透率通常低于非润湿相，但在共渗区中段，特别是接近残余油饱和度时，水相渗透率上升快。但在典型的共渗区对比中，由于亲水，水容易流动，实际上在相同饱和度下（如50%），水的相对渗透率通常高于亲油岩石中的水相渗透率。但此题若指在相同含水饱和度下对比油水，通常在低含水饱和度区油相高。这里考察一般规律：亲水岩石中，水相相对渗透率曲线上升较快，通常在交点以上水相渗透率大于油相。若题目指整体趋势，亲水岩石水相流动能力相对较强。）*修正：选项C明显错误。选项D中亲油岩石水呈连续相是错误的（亲油岩石油呈连续相）。选项A和B取决于饱和度区间。但在两相流动中，对于亲水岩石，水占据小孔道，油占据大孔道。在相同饱和度下（例如Sw=0.5），非润湿相（油）通常占据大通道，渗透率较高。然而，相对渗透率曲线的交点Swc对于亲水岩石通常大于0.5。这意味着在Sw>0.5时，Krw>Kro。这是一个经典考点。对于亲水岩石，交点饱和度大于50%。题目未给饱和度，但通常问“一般”情况，往往指在等饱和度点（如50%）或者曲线特征。最严谨的答案是：亲水岩石的等渗点饱和度大于0.5。若单选，A和B都存在歧义。但在一般教材中，亲水岩石中水在低饱和度下不流动，油相渗透率高。随着水饱和度增加，水相渗透率才增加。在没有具体饱和度的情况下，最可能考察的是：在亲水岩石中，油是非润湿相，容易占据大孔道流动。但若考察交点位置，则选隐含意义。此处若必须选，通常认为在相同饱和度下（如Sw=So=0.5），非润湿相（油）的渗透率大于润湿相（水）。但若题目意为“亲水岩石中水容易流动”，则不对。让我们重新审视：亲水岩石，水润湿壁面，油在中心。在Sw=0.5时，油连通性好，Kro>Krw。故A相对更合理。）*再修正：实际上，很多考题直接考“交点饱和度”。若无此选项，可能考“在相同饱和度下，非润湿相渗透率大于润湿相”。选A。*然而，如果题目是“亲水岩石中，水相对渗透率...”，结合选项B。亲水岩石水相流动能力受贾敏效应影响小吗？不。*让我们换一个角度：亲水岩石中，水是润湿相，油是非润湿相。在Sw<1-Sor区间，油总是能流动。在Sw>Swi区间，水开始流动。对于亲水岩石，Krw曲线通常是下凹的，Kro是上凸的。交点在Sw>0.5处。这意味着在大部分含水饱和度区间（低于交点），Kro>Krw。所以A最合适。9.D（解析：亲油岩石中，油是润湿相，附着在颗粒表面，水是非润湿相，通常占据孔隙中心呈连续相分布。故D描述错误。）10.C（解析：雷诺数是惯性力与粘滞力的比值，用于判断流态，从而确定是否偏离达西线性渗流规律。）三、填空题1.孔隙；喉道2.孔隙度；渗透率3.反；正4.孔隙结构；润湿性（或流体饱和度分布）5.滑脱（克氏）；大6.变边界/不稳定渗流四、简答题1.简述达西定律的表达式及其物理意义，并说明达西定律的适用条件及局限性。表达式：Q=（线性流动形式）。其中Q为流量，K为渗透率，A为截面积，ΔP为压差，μ为流体粘度，L为长度。用渗流速度表示为物理意义：描述了单相流体在多孔介质中做层流流动时，流量与压差、岩石渗透率及截面积成正比，与流体粘度及流动距离成反比。说明了能量损失与流速呈线性关系。适用条件：1.流体为单相牛顿流体。2.流体流动为层流（低雷诺数），惯性力可忽略。3.流体与岩石不发生物理化学反应（如不膨胀、不吸附）。4.岩石为100%饱和该流体。局限性：1.不适用于高速流动（出现紊流，惯性效应显著，需用非达西方程修正）。2.不适用于极低速流动（存在低速非达西渗流，如启动压力梯度）。3.不适用于多相流动（需用相对渗透率修正）。2.绘图并说明典型油水相对渗透率曲线的特征，指出曲线上三个特征点（束缚水饱和度、残余油饱和度、交点）的物理意义。特征描述：曲线以含水饱和度为横坐标，相对渗透率、为纵坐标。曲线：随增加而降低。在=（束缚水饱和度）时，最大（通常小于1）；在=1−时，=0。曲线：随增加而升高。在=时，=0；在=1−时，最大（通常小于1）。两相共渗区：在和1−之间，油水两相同时流动，但两相相对渗透率之和通常小于1。特征点物理意义：1.束缚水饱和度（）：=0的点。此时水呈束缚水状态，吸附在颗粒表面或占据微细死孔隙，不参与流动，只有油流动。2.残余油饱和度（）：=0的点（对应=13.交点（等渗点）：=的点。该点对应的含水饱和度称为等渗点饱和度。对于亲水岩石，等渗点饱和度通常大于0.5；对于亲油岩石，等渗点饱和度通常小于0.5。该点反映了两种流体流动能力的转换点。3.简述影响岩石渗透率的主要地质因素。颗粒分选：分选越好，颗粒大小越均一，孔隙度和渗透率通常越高；分选差时，细颗粒填充大孔隙，大大降低渗透率。颗粒大小（粒度）：颗粒直径越大，孔隙吼道越大，流体渗透能力越强，渗透率越高。胶结物含量与类型：胶结物含量越高，孔隙吼道被充填得越严重，渗透率越低。胶结类型中，接触式胶结渗透率最好，孔隙式次之，基底式最差。排列方向：对于非均质岩石，颗粒排列具有方向性，导致渗透率具有各向异性。层理构造：层理发育的岩石，平行层理方向的渗透率通常远大于垂直层理方向的渗透率。裂缝和溶洞：碳酸盐岩中发育的裂缝和溶洞会极大地提高岩石的渗透率。4.什么是贾敏效应？它在油层物理中有何实际意义？定义：贾敏效应是指当液滴或气泡（非润湿相）在毛管孔隙中流动时，由于界面张力的作用，液滴或气泡发生变形，从而产生附加阻力（毛管阻力）的现象。这种阻力主要产生在液滴或气泡通过狭窄吼道的时候。实际意义：1.增加流动阻力：贾敏效应是多相渗流阻力的重要组成部分，会导致油井产量降低。2.锁死流体：在开发过程中，如果油滴或气泡被贾敏效应封锁在吼道处，可能形成残余油或气锁，降低采收率。3.封堵作用：在钻井和压裂工艺中，可利用贾敏效应原理，人为产生泡沫或乳化液，起到暂堵剂的作用，以保护产层或进行选择性堵水。五、计算与推导题1.解：根据达西定律公式：Q统一单位制为CGS制（达西定律常用单位）：K1D≈Aμ=1cP=LΔ代入公式：QQQ答：通过岩心的体积流量为4.053×2.解：(1)推导平面径向流产量公式：假设条件：均质、水平、等厚、不可压缩流体、稳定渗流。在半径为r处取一微元圆柱面，面积为A=根据达西定律，渗流速度v为：v通过该圆柱面的流量Q为：Q分离变量并积分（从供给边缘到井底，压力从到）：Q注意：流动方向是从高压到低压