油层物理学.docx
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油层物理学
中国石油大学(北京)2008—2009学年第二学期
《油层物理》期末考试试卷A(闭卷考试)
班级:
姓名:
学号:
分数:
题号
一
二
三
四
总分
得分
(试题和试卷一同交回)
一.解释下列名词与基本概念(每题3分,共12分)
1.原油相对密度
2.露点压力
3.克氏渗透率
4.双重孔隙介质
二.简述题(每题8分,共24分)
1.水敏、速敏的含义各是什么?
2.简述岩石润湿性特征的相对性和可变性,并举例说明。
3.试举例说明等渗点的定义及其渗流物理涵义。
三.论述题(每题8分,共16分)
1.什么是饱和压力?
在油藏开发过程中,一般需要控制地层压力高于还是低于饱和压力?
为什么?
2.论述地层原油粘度随溶解气油比和压力的变化规律(注意区分当压力低于饱和压力或高于饱和压力时)。
四.计算与求证(每题12分,共48分)
1.某油藏含油面积为A=14.4km2,油层有效厚度h=11m,孔隙度φ=0.21,束缚水饱和度Swi=0.3,原油体积系数Bo=1.2,原油相对密度d420=0.87,试计算该油藏的原油储量(地面体积)为多少m3(8分),合多少吨?
(4分)
2.当储层中只含有油水两相时,储层岩石的综合弹性压缩系数Ct为:
Ct=Cf+CLφ=Cf+(CoSo+CwSw)φ
式中:
CL,Cf——分别为储层流体与储层岩石的压缩系数,MPa-1
Co,Cw——分别为储层中油、水的压缩系数,MPa-1
φ——岩石孔隙度,小数。
试求证:
CL=CoSo+CwSw
3.在一砂岩岩样上测得油、水相对渗透率数据如下表。
含水饱和度Sw,%
水相相对渗透率Krw,小数
油相相对渗透率Kro,小数
46.6
0.0
1.0
50.0
0.036
0.574
55.7
0.081
0.332
64.4
0.139
0.161
69.9
0.184
0.091
81.4
0.284
0.013
84.2
0.306
0.0
试计算或回答下列问题:
(1)、驱油效率。
(4分)
(2)、若岩芯的绝对渗透率185毫达西,求Sw=50%时油、水的有效渗透率。
(4分)
(3)、如果水的粘度μw=1.1mPa.s,油的粘度μo=1.9mPa.s,计算Sw=64.4%时的水的分流量fw。
(4分)
4.实验室内由水驱气实验资料确定的J(Sw)函数如下表:
Sw,小数
1.0
0.9
0.60
0.30
0.25
0.24
0.24
J(Sw)
0.0
0.30
1.02
2.84
3.80
4.23
5.25
已知油藏数据:
孔隙度Φ=0.30,渗透率K=300×10-3μm2,天然气密度ρg=24kg/m3;水的密度ρw=1000kg/m3;气-水界面张力σgw=45dyn/cm,气-水接触角θgw=0°。
试计算气藏气-水过渡带厚度。
中国石油大学(北京)2008/2009学年第二学期
《油层物理》期末考试试卷A(标准答案)
三.解释下列名词与基本概念(每题3分,共12分)
1.原油相对密度:
在特定的温度压力下,原油密度与水密度之比。
2.露点压力:
温度一定,压力升高时,从汽相中凝结出第一批液滴时的压力。
3.克氏渗透率:
气测渗透率时,当气体压力为OO时,对于的渗透率。
4.双重孔隙介质:
具有两种不同孔隙类型的孔隙介质:
如基质(粒间孔)-裂缝型、基质-孔洞型。
二、简答题
1、水敏、速敏的含义各是什么?
水敏现象:
是指与地层的不配伍的外来流体进入地层后,引起粘土膨胀、分散、运移而导致渗透率下降的现象。
速敏:
指流速敏感性,地层中未被胶结或胶结不好的粘土和<37μm碎屑微粒统称为地层微粒。
它们可随着流体在孔隙中的运移并在喉道处堆集,形成“桥堵”,造成孔隙堵塞和地层渗透性降低。
2.答:
某储层岩石对于油、水系统可能是水温,而对于油气系统则可能是油湿,这就是润湿性的相对性。
而储层长期注水开发,可能使弱系油岩石变为弱系水岩石,称为润湿性反转,这就是润湿性的可变性。
3.答:
以油水相渗曲线为例,等渗点就是kro(油相相对渗透率)曲线与krw(水相相对渗透率)曲线的交叉点。
在该点处,kro+krw获最小值。
等渗点对应的Sw>50%为判断储层岩石亲水的必要条件;等渗点对应的Sw<50%为判断储层岩石亲油的必要条件。
三、论述题
1.高于饱和压力,因为低于饱和压力,地层内脱气,形成气、油两相流,由第十章可知,油相渗透率下降。
2.低于饱和压力:
随着压力增加,溶解气油比升高,粘度降低。
高于饱和压力:
随着压力升高,原油粘度下降。
四、计算题
1.解:
N=A*h*Φ*(1-SWi)/Bo=14.4*106*11*0.21*(1-0.3)/1.2=1.94*107m3
折合:
1.94*107*0.87=1.688*107t
2.证明:
据定义:
,
对第一项分子分母同乘以So,对第二项分子分母同乘以Sw,则得:
当岩石孔隙完全被流体充满时,流体体积等于孔隙体积,即VL=Vp
据定义:
VLSo=Vo,VLSw=Vw
∴CL=CoSo+CwSw证毕。
3、在一砂岩岩样上测得油、水相对渗透率数据如下表。
Sw
Kro
Krw
46.6
0
1
50.0
0.036
0.574
55.7
0.081
0.332
64.4
0.139
0.161
69.9
0.184
0.091
81.4
0.284
0.013
84.2
0.306
0.000
试计算或回答:
(1)、计算驱油效率。
(4分)
(2)、若岩芯的绝对渗透率185毫达西,求Sw=0.50时油、水的有效渗透率。
(4分)
(3)如果μw=1.1mPa.s,μo=1.9mPa.s,计算Sw=64.4%时的水的分流量fw。
解:
(1)驱油效率n=(1-0.466-0.158)/(1-0.466)=0.7041=70.41%
(2)Sw=50%时:
有效渗透率:
Kw=Krw*185=0.036*185=6.6
Ko=Kro*185=0.574*185=106.1
(3)流度比M=Kw/uw/(Ko/uo)=1.49
含水率fw=Qw/(Qo+Qw)=1/(1+1/M)=0.5983=59.83%
4、实验室内由水驱气资料确定的J(Sw)函数如下表:
Sw
1.0
0.9
0.60
0.30
0.25
0.24
0.24
J(Sw)
0.0
0.30
1.02
2.84
3.80
4.23
5.25
已知油藏数据:
孔隙度Φ=0.30,渗透率K=300md,原油密度ρo=0.80g/cm3;水的密度ρw=1.0g/cm3;水-油界面张力:
σwo=30dyn/cm,水-油接触角:
θwo=30°气-水界面张力:
σgw=45dyn/cm,气-水接触角:
θgw=0°。
试计算油藏油-水过渡带厚度。
(15分)
解:
气藏:
气水界面(单位制
Pc=J(Sw)σCOS(θ)(g/k)^0.5
=4.23*0.045*COS(0)*(0.3/(0.3*0.000000000001))^0.5
=190350N/m2=190350Pa
H=Pc/(Δρ*9.81)=19.88m
《油层物理》思考题与习题
第一章绪论
1、提高石油产量、满足国民经济可持续发展的需求的途经是什么?
2、什么是《油层物理》?
其主要研究内容包括哪些?
3、简述《油层物理》的发展历程与概况
4、研究地层流体物化性质的意义是什么?
5、石油中的主要元素、次要元素、微量元素各是什么?
其含量大约是多少?
6、简述石油、天然气的化学组成。
简述石油与天然气的组成的异同点。
7、烷烃的形态(气、液、固)与其分子量的关系是什么?
8、石油中烃类化合物有那些?
非烃类化合物有那些?
9、描述原油物理性质的指标有那些?
10、表示石油物理性质的参数有哪些?
11、原油密度与API度的换算关系是什么?
12、简述地面原油的分类方法。
13、简述地层原油的分类方法。
14、试述地层流体划分的类别及主要指标。
15、油气藏按流体性质分为哪几种?
简述典型油气藏的气油比、密度等。
16、地层水的特点是什么?
17、地层水所含的主要阴、阳离子有哪些?
18、什么是地层水矿化度与离子毫克当量浓度?
19、什么是地层水的硬度?
20、地层水的水型分类有哪几种?
21、如何进行水型判断?
22、沉积环境与水型的关系是什么?
23、计算下列水样的总矿化度,并(计算)判断其水型。
水样编号
阳离子(mg/l)
阴离子(mg/l)
K++Na+
Ca++
Mg++
CL-
SO42-
HCO3-
1
4663.94
41.08
24.93
6111.63
591.14
1360.75
2
6778.33
82.16
49.86
10041.42
197.05
952.52
3
7720.00
123.00
25.00
11758.00
131.00
604.00
第二章天然气的高压物理性质
1、天然气组成的有那哪几种表示方法?
如何换算?
2、确定天然气组成的实际意义是什么?
3、什么是天然气密度、什么是相对密度?
4、什么是天然气的偏差因子?
确定偏差因子的方法和具体步骤是什么?
5、天然气体积系数、天然气压缩系数?
6、计算下列气体组分的质量分数和体积分数。
组分
摩尔组成
CH4
0.870
C2H6
0.049
C3H8
0.036
i-C4H10
0.025
n-C4H10
0.020
合计
1.000
7、计算下面给出的气体组分的质量分数和体积分数。
组分
摩尔组成
CH4
0.6904
C2H6
0.0864
C3H8
0.0534
i-C4H10
0.0115
n-C4H10
0.0233
i-C5H12
0.0093
n-C5H12
0.085
C6H14
0.0173
C7+
0.0999
合计
1.000
C7+的性质:
相对密度:
0.827,摩尔重量:
158g/mol
8、求下列气体组分的摩尔组成。
组分
质量组成
CH4
0.880
C2H6
0.043
C3H8
0.042
n-C4H10
0.035
合计
1.000
9、理想气体在100°F时产生100psig的压力。
当体积保持不变、温度降为30°F时,产生多大的压力?
10、求下面的气体在5420Psig的压力和257°F的温度下的Z因子的值。
组分
摩尔组成,小数
H2S
0.100
CO2
0.050
CH4
0.724
C2H6
0.062
C3H8
0.037
n-C4H10
0.027
合计
1.000
11、气体组分如下,求该气体在油藏条件下5709Psig的压力和293°F温度下的Z因子值。
将你的计算值与在压力5709Psig和温度293°F的条件下实验测得的Z值1.048进行对比。
组分
摩尔百分比,%
H2S
8.67
CO2
1.40
N2
0.45
CH4
79.81
C2H6
5.28
C3H8
1.71
i-C4H10
0.55
n-C4H10
0.53
i-C5H12
0.24
n-C5H12
0.19
C6H14
0.24
C7+
0.93
合计
100.0
C7+的性质:
相对密度:
0.759;摩尔重量:
132g/mol
12、天然气(湿气)组分如下,
(1)求该气体在油藏条件下5720psig的压力和268°F温度下的Z因子值。
(2)将你的计算值与实验在5720psig的压力和268°F温度的条件下测得的Z值0.914进行对比。
组分
摩尔百分比,%
H2S
20.90
CO2
44.69
N2
1.22
CH4
21.80
C2H6
3.68
C3H8
2.05
i-C4H10
0.58
n-C4H10
1.09
i-C5H12
0.46
n-C5H12
0.56
C6H14
0.72
C7+
2.25
合计
100.0
C7+的性质:
相对密度:
0.844;摩尔重量115g/mol
13、Acylinderwithaninitialpressureof14.7psiaandvolumeof75000ccisheldataconstanttemperatureof200℉.Thevolumeofthecylinderisreducedbyinsertionofmercury.Thecorrespondingvolumes(cc)andpressures(psia)ofthegasinsidethecylinderarerecordedasfollows:
Pressure:
400,800,l200,2000,2500,3000,4000,5000
Volume:
2448,1080,648.6,350.6,295.9,266.4,234.6,206.2
Calculatetheidealvolumesforthegasateachpressureandusethemtocalculatethez-factors.Plotthez-factoragainstpressure.
第三章油气藏烃类的相态及汽液平衡
1、相态变化的内因和外因是什么?
2、画出纯组分的P-T相图及多组分P-T的相图,比较其异同点。
3、画出纯组分的P-V相图及多组分P-V的相图,比较其异同点。
4、什么是泡点、什么是露点?
什么是临界点?
5、画出气藏、凝析气藏、挥发性油藏、黑油油藏的相图。
画出其从原始地层条件到分离器的开发路径、以及地层中的降压路径。
6、画出典型油气藏的相图、描述其气油比、地面油密度等性质。
7、什么是一次脱气(接触脱气)?
什么是多次脱气(微分脱气)。
8、一次脱气和多级脱气对所测定的地层油体积系数及溶解气油比有何影响?
一般计算溶解气油比以哪种脱气方式为准?
9、Figure1givesthephasediagramsofeightmixturesofethaneandn-heptanealongwiththevaporpressurelinesofthetwohydrocarbons.Usethefiguretodeterminethefollowingtemperaturesandpressuresforthe29.91weightpercentethanemixture:
1)Bubble-pointpressureat100℉
2)Criticaltemperature
3)Dew-pointtemperatureat400Psia
4)Criticalpressure
5)Bubble-pointtemperatureat600Psia
6)Cricondentherm
7)Dew-pointpressureat250℉Fig.1
8)Cricondenbar
9)Dew-pointpressureat400℉
10、Amixturewiththetotalcompositiongivenbelowisatequilibriumat160。
Fand250Psia.Calculatethecompositionsofthegasandliquid.UseequilibriumratiosfromAppendixA.
________________________________________
componentCompositions,molefraction
Propane0.650
n-ButaneO.300
n-PentaneO.050
1.OOO
11、Calculatethebubble-pointpressureofthefollowingmixtureat140。
F.
Component
Compositions,
molefraction
Propane
O.083
n-Butane
O.376
n-Pentane
O.101
n-Hexane
0.257
n-Heptane
0.183
1.000
12、Calculatethedew-pointpressureofthemixtureinExercise11at140。
F.
13、Thefollowinghydrocarbonmixturehasabubblepointof600Psiaat80F.Determinethefractionofgasthatwillbevaporizedwhenthisliquidisdifferentiallyvaporizedto400Psiaat80F.UseK-ValuesfromAppendixA.
Component
Compositions,
molefraction
Methane
0.160
Propane
O.380
n-Pentane
O.460
1.000
第四章储层流体的高压物性
1、画图并说明欠饱和油藏原油PVT实验中,各参数(Rs,Bo,Bt,μ,ρo)随压力的变化规律。
2、简述泡点压力前后原油高压物性是如何变化的。
从中你能得出影响原油高压物性的主要因素是哪些?
3、高、低收缩率原油的高压物性及相图有何差异?
4、什么是原油的饱和压力、原始气油比、体积系数?
5、某油藏原始油层压力P=23.56MPa。
该油井样品实验室PVT分析结果如下表。
P(实验室压力点)
Mpa
Bo(原油地层体积
系数)m3/m3
Rs(溶解气油比)
m3/m3
Bg(气体地层体积系数)
m3/m3
27.21
1.517
167.5
23.81
1.527
167.5
23.13
1.530
167.5
22.45
1.532
167.5
21.77
1.524
167.5
21.09
1.537
167.5
20.77(Pb)
1.538
167.5
0.004858
18.37
1.484
145.8
0.005464
16.33
1.441
130.3
0.006115
14.29
1.401
115
0.007023
注:
Pb-泡点压力。
求:
(1)P=18.37Mpa时总体积系数;
(2)当地层压力为21.77MPa时,假设油井日产40m3地面原油,问:
地面日产气多少?
(3)地层压力为16.33MPa时,日产天然气450m3(标准),地面原油2m3,问这些原油、天然气地层中各占多少体积?
(4)27.21-30.61MPa之间,原油的等温压缩系数为多少?
6、计算油藏压力为14.0MPa,油藏温度为80℃,含盐量为40000mg/L的地层水的压缩系数。
7、已知某油藏温度t=79.5℃,产出的油罐原油相对密度
,天然气相对密度
,目前地层饱和压力15MPa,求目前溶解气油比(用图版法)。
8、已知某地层温度t=80.0℃,溶解气油比Rs=80(标)m3/m3;天然气相对密度
,地面脱气油相对密度γo=0.78;求地层油体积系数(用图版法)。
第五章储层多孔介质的几何特性
1、储油岩石有哪几类?
2、什么是岩石的孔隙度、渗透率,写出其定义式。
牢记各物理量的单位。
3、什么是超毛细管孔隙、毛细管孔隙、微毛细管孔隙?
4、什么是储层的流体饱和度、原始含油饱和度、残余油饱和度?
5、什么是地层水饱和度?
什么是束缚水?
什么是束缚水饱和度?
6、简述影响孔隙度的因素。
7、粒度组成分析方法有哪些?
基本原理是什么?
8、岩石胶结类型有哪些?
如何划分胶结类型?
依据是什么?
9、岩石颗粒的粗细对比面大小有何影响?
10、孔隙度、渗透率、比面、孔隙平均半径间的关系是什么?
11、已知一干岩样重量为32.0038克,饱和煤油后在煤油中称得重量为22.2946克,饱和煤油的岩样在空气中的重量为33.8973克,求该岩样的孔隙体积、孔隙度和岩样的视密度。
(注:
煤油的密度为0.8045克/厘米3,视密度=骨架重量W干/岩石外表体积Vb)。
12、有一岩样含油水时重量为8.1169克,经抽提后得到0.3厘米3的水,该岩样烘干后重量为7.2221,饱和煤油的岩样在空气中的重量为8.0535克,饱和煤油后在煤油中称得重量为5.7561克,求该岩样的含水饱和度、含油饱和度、孔隙度。
(设岩样的视密度为2.65克/厘米3,油的密度0.8760克/厘米3,水的密度1.0051克/厘米3)。
13、已知一岩样总重量为6.5540克,经抽提烘干后重量为6.0370克,抽提时得到0.3厘米3的水,由饱和煤油法测得孔隙度为0.25,求该岩样的含水、含油、含气饱和度。
(设岩样的视密度为2.65克/厘米3,油的密度0.8750克/厘米3,水的密度1.0051克/厘米3)。
14、有下列两个岩样,粒度分析数据如下表,试求各个岩样的比面(设较正系数1.3)。
岩
样
号
孔隙度
(%)
粒级百分数(%)
1-0.50
mm
0.50-0.25
mm
0.25-0.10
mm
0.10-0.05
mm
0.05-0.01
mm
<0.01
mm
1
27.0
5.05
53.35
24.70
7.95
5.75
3.05
2
28.3
/
2.95
76.15
10.05
5.40
4.70
第六章储层岩石的流体渗透性
1、简述影响岩石渗透率的因素。
2、什么是绝对渗透率、相对渗透率?
3、什么是气体滑动效应?
它对所测的渗透率有何影响?
常以什么条件下的气测渗透率为准?
4、什么叫岩石的绝对渗透率?
测定岩石绝对渗透率的条件是什么?
5、平面径向流的油井产量如何计算?
6、岩样长10厘米,截面积为2厘米2,在1.5大气压的压差下,通过粘度为2.5厘泊的油,气流量为0.0080厘米3/秒,假若岩样为油100%的饱和,试问其绝对渗透率为若干?
在同一岩样中,若岩样100%的为粘度等于0.75厘泊的水所饱和,试问在2.5大气压的压差下其流量为若干?
7、岩样长2.77厘米,直径为3.55厘米,在20℃时用水100%饱和并通过它,水的粘度为1.0厘泊,岩样两端的压差为251毫
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