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一般包括驱油剂波及不到的死油区内的原油及驱油剂(注水)波及到了但仍驱不出来的残余油两部分。
21.气体滑脱效应,气测渗透率时,由于气-固间的分子作用力远比液固间的分子作用力小,在管壁处的气体分子仍有部分处于运动状态;
另一方面,相邻层的气体分子由于动量交换,可连同管壁处的气体分子一起沿管壁方向作定向流动,管壁处流速不为零,形成了所谓的“气体滑动效应”。
22.克氏渗透率,如果平均压力增大,气体滑动效应逐渐消失,则渗透率减小;
如果压力增至无穷大,气体的流动性质已接近于液体的流动性质,气-固之间的作用力增大,管壁上的气膜逐渐趋于稳定,这时渗透率趋于一个常数K∞,它接近液测渗透率值,故又称为等效液体渗透率或克氏渗透率。
23.速敏现象是指地层微粒在高速流体的作用下在孔隙中的运移并在并在吼道处堆集,形成“桥堵”,造成孔隙堵塞和地层渗透率降低的现象。
24.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。
25.酸敏现象是指酸化液进入地层后与地层中的酸敏性矿物发生反应,产生凝胶、沉淀或释放出微粒,使地层渗透率下降的现象。
26.润湿现象是指当不相混的两相流体(如油、水)与岩石固相接触时,其中的一相流体沿着岩石表面铺开,使体系的表面自由能降低。
27.润湿滞后就是指在外力作用下开始运动时,三相周界沿固体表面移动迟缓而使润湿接触角改变的一种现象。
28.驱替过程:
非润湿相驱出湿相的过程称之为驱替过程。
29.吸吮过程:
湿相驱出非湿相的过程则称之为“吸吮过程”
30.毛管力是毛细管中产生的液面上升或下降的曲面附加压力,其值等于毛管中弯液面两侧非湿相与湿相的压力差。
31.贾敏效应是当液珠(或气泡)流动到孔道窄口时(由于其直径大于孔道直径)遇阻变形,前后端弯液面曲率不相等,这时产生第三种毛管效应附加阻力PIII:
。
第三种毛管效应附加阻力PIII通常被称为“液阻效应”、“气阻效应”,或称贾敏效应。
32.阈压:
是指非湿相开始进入岩样时的最小压力,对应岩样最大孔隙时的毛管压力。
33.饱和中值压力:
指在驱替毛管压力曲线上饱和度为50%时相应的毛管压力曲线。
34.最小湿相饱和度:
表示当驱替压力达到最高时,未被非湿相侵入的孔隙体积百分数。
35.有效渗透率:
多相流体共存和流动时,岩石对某一相流体的通过能力大小,称为该相流体的相渗透率或有效渗透率。
36.绝对渗透率是岩心中100%被一种流体所饱和时测定的渗透率。
37.相对渗透率是多相流体共存时,每一相流体的有效渗透率与一个基准渗透率的比值
38.流度:
流体的有效渗透率与其粘度的比值。
39.原油采收率:
采出原油量与地下原始储量的比值,它是采出地下原油原始储量的百分数。
40.波及系数:
表示注入工作剂在油层中的驱扫波及程度。
41.驱油效率:
在微观上表征原油被注入工作剂清洗的程度。
二、简答题
1.油气藏按流体的组成和相态特征可分为哪几类:
答:
可近似划分为以下几类油气藏类型:
(1)气藏;
(2)凝析气藏;
(3)挥发性油藏;
(4)油藏;
(5)重质油藏。
2.地层水按苏林分类可分为哪几种,与沉积环境之间的关系是什么?
按照地层水中的化学成分,即主要离子的毫克当量浓度比。
可把地层水分成四个水型。
(1)硫酸钠(Na2SO4)水型:
代表大陆冲刷环境条件下形成的水。
(2)重碳酸钠(NaHCO3)水型:
代表陆相沉积环境下形成的水。
(3)氯化镁(MgCl2)水型:
代表海洋环境下形成的水。
(4)氯化钙(CaCl2)水型:
代表深层封闭构造环境下形成的水。
3.石油工业中研究天然气水合物有什么工程意义?
石油工业中研究天然气水合物有三个方面的工程意义:
(1)水合物作为一种资源,可能储存在一定条件的地层中,
(2)天然气开采过程中,井筒或气嘴后出现的水合物,对天然气流动有重要影响,(3)在地面上,气态的天然气可转化为水合物状态,从而实现高效的储运。
4.简述地层原油粘度随压力变化规律?
对油藏开发有什么启示?
(需画图解释)
(图见书86页4-7)当压力高于饱和压力时,压力的增加引起地层油的弹性压缩,油的密度增大,液层间摩擦阻力也增大,原油的粘度相应增大;
当压力低于饱和压力时,随着压力降低,原油中的溶解气不断分离出来,原油粘度急剧增加。
在油田开发过程中,应保证油层压力稍高于饱和压力开采。
5.简述地层原油的溶解汽油比随压力变化规律?
(图见书86页4-7)地层压力高于饱和压力时,随着压力的增加溶解气油比不变均为原始溶解气油比Rsi。
当地层压力降至低于饱和压力后,随着压力降低一部分气体已从地层原油中逸出,溶解于原油中的气量减少,故溶解气油比Rs减少。
6.简述地层原油的体积系数随压力变化规律?
上图为原油体积系数随压力的变化关系,从中可以看出:
(1)当P<Pb时,随地层压力的降低,溶解气量减小,地层油体积Vf收缩,故Bo随压力降低而减小。
(2)当P>Pb时,体积系数随压力的增加而降低。
这是由于地层油受压缩,地层油体积Vf缩小,故Bo也减小。
(3)当P=Pb时,溶解气油比Rs最大,体积系数Bo也最大。
7.简述地层原油的密度随压力变化规律?
(图见书86页4-7)地层原油的密度随压力的变化关系比较复杂,以饱和压力为界,当压力小于饱和压力时,由于随压力增加,溶解的天然气量增加,因而原油密度减小;
当压力高于饱和压力时,天然气已全部溶解,随压力增加原油受压缩,因而原油密度增大。
8.简述砂岩储层主要胶结物类型及其特点?
答:
(1)泥质(粘土)胶结物,遇水易发生膨胀,造成储层孔隙度和渗透率的降低。
(2)硫酸盐胶结物,其显著特点是高温脱水性。
(3)灰质胶结物,特点之一就是能与酸反应,从而提高储层岩石的孔隙性和渗透率。
9.简述砂岩储层主要胶结类型及它们与孔隙度和渗透率的关系?
胶结方式可分为基底式胶结、孔隙式胶结及接触式胶结。
(1)基底式胶结,胶结物含量高,胶结强度高,颗粒孤立地分布于胶结物之中,彼此不相接触或很少有颗粒接触。
其储集油、气的物性很差。
(2)孔隙式胶结,胶结物含量不多,仅充填于颗粒之间的孔隙中,颗粒呈支架状接触。
胶结强度次于基底胶结,储层的孔隙性和渗透性高于基底式胶结,低于接触式胶结。
(3)胶结物含量很少,颗粒呈点状或线状接触,此种胶结类型的岩石孔隙性、渗透性均好。
10.简述达西定律适用条件?
达西定律有一定适用条件:
(1)岩石中全部孔隙为单相液体所饱和,液体不可压缩,岩心中流动是稳态单相流。
(2)通过岩心的渗流为一维直线渗流。
(3)液体性质稳定,不与岩石发生物理、化学作用。
(4)渗流速度在一定范围,不能过大也不能够小。
11.简述储层敏感性评价的意义?
在勘探、开发过程的各个环节——钻井、固井、完井、射孔、增产措施、修井及注水作业中,储层都会与外来流体以及它所携带的固体微粒接触,而如果这些流体与储层不匹配则导致储层渗流能力的下降,损害储层的生产能力,这就是储层伤害。
为了保护油气储层,充分发挥其潜力,有必要对储层的各种敏感性进行系统评价。
12.什么是启动压力梯度?
对于低渗透性致密岩石,在低速渗流时,由于流体与岩石之间存在吸附作用,或在粘土矿物表面形成水化膜,当压力梯度很低时,流体不流动,因而存在一个启动压力梯度,当外加压力梯度大于启动压力梯度以后,流体才能开始流动。
13.什么是末端效应,克服末端效应的方法是什么?
末端效应实质是多孔介质中两相流动在出口端出现的一种毛管效应,其特点是:
(1)距岩石出口末端端面一定距离内湿相饱和度增大;
(2)出口见水出现短暂的滞后。
可以通过增大实验压差和采用三段岩心来减小末端效应。
三、实验题
1、绘制气测渗透率的实验流程示意图,并写出测量原理和方法
实验流程图:
测量原理:
达西定律和玻义尔-马略特定律
计算公式:
式中:
Kg——气测渗透率,μm2;
Qo——流量,cm3/s
Po——大气压力,atm;
A——岩心端面积,cm2
μ——气体的粘度,mPa.s;
L——岩心长度,cm
P1、P2——分别为入口和出口断面上的绝对压力,atmMPa
测量方法:
1、用游标卡尺测量出岩心的长度和直径,测量3次取平均值。
2、将岩心装入岩心夹持器中,加一定围压,始终保持围压高于流压1.5至2.0MPa。
3、气源由高压氮气瓶供给,经减压阀和恒压器后,上游压力保持稳定,气体通过岩心,岩心两端产生一定的压力差。
待气体流动稳定后,测量岩心两端压差P1、P2及出口流量Q0.
4、查出所用气体的粘度值,根据上式,带入各值计算得气体渗透率。
2、绘制气测孔隙度的实验流程示意图,并写出测量原理和方法
实验原理:
波义尔(Boyle)定律
1、用游标卡尺测量出岩心的长度L和直径D,测量3次取平均值。
根据
,计算出岩心的视体积。
2、将岩心置于岩心室(岩心夹持器),由橡胶套包裹岩心并加围压,不留空隙。
3、测定时关闭阀门1,岩样抽真空;
另将气体充入标准气室,关闭阀门2,压力平衡后记录压力Pk。
4、关闭阀门3,打开阀门1使气体等温膨胀进入岩心孔隙体积,平衡后的体系最终压力为P。
5、根据上式计算出孔隙体积Vp,可得岩心的气测孔隙度为
四、计算题
1、油藏含油面积A=10km2,厚度h=10m,孔隙度φ=0.21,束缚水饱和度Swi=0.15,原油体积系数Bo=1.2,试计算该油藏的原油储量(地面体积)为多少m3?
解:
V=A*h*φ*(1-Swi)/Bo=(10×
10000)*10**0.21*(1-0.15)
=148750
2、某气藏地层压力为25MPa,地层温度100℃,天然气的偏差因子为0.8,该气藏的地下含气体积为2×
108m3,求该气藏的储量(地面标准体P=0.1MPa,T=20OC)为多少m3?
=0.004074
=4.9×
1010m3
4、已知某气藏地层温度为68OC,气藏压力为18.0MPa.天然气在地下占有的体积为215m3,若这些气体全部产出,在标准状况下(P=0.1MPa,T=20OC)的体积为35800m3,试计算:
(1)原始气藏条件下的天然气地层体积系数Bg.
(2)原始气藏条件下的气体偏差系数Z.
(1)
(2)
即:
解得Z=0.93
5、实验测得砂岩油水相对渗透率曲线如下图:
(1)确定束缚水饱和度Swc、残余油饱和度Sor和最终驱油效率η。
(2)如果水的粘度为μw=1mPa.s,油的粘度为μo=2mPa.s,计算含水饱和度为30%(对应的Krw=0.1,Kro=0.42)时水的分流量fw?
(1)Swc=15%,Sor=1-75%=25%,
=70.59%
=32.26%
6、根据图示压汞毛管力曲线:
(1)确定最小湿相饱和度、退出效率、阈压?
(2)若水银的表面张力为σHG=480mN/m,接触角为θ=140°
,求岩石的最大喉道半径rmax?
(1)最小湿相饱和度Smin=10%,
退出效率为
=66.67%
阈压为:
1MPa
(2)岩石的最大喉道半径对应的PHg=1MPa。
=0.735μm
7、某油藏,地层条件下岩石的油水相对渗透率曲线及油驱水测得的毛管力曲线如下图所示。
由试油资料知100%产水面的上限海拔高度为-3000m,油藏条件下,油水的密度分别为0.848和1.008g/cm3,油、水的粘度分别为20和
注:
Sor=20%,且此时Pcr=0.035MPa
Swi=15%,且此时Pcr=0.16MPa
Sw=35%时:
Pcr=0.08MPa,Krw=0.07,Kro=0.32
(1)确定油藏的最大水驱采收率?
(2)判断岩石的润湿性并说明原因?
(3)油水过渡带的高度(100%产水面到100%产油面的高度)?
(4)油藏中含水饱和度SW=35%的面的海拔高度?
(5)油藏中含水饱和度SW=35%的面上的地下含水率?
(1)油藏最大水驱采收率为:
=76.47%
(2)岩石水湿;
原因:
等渗点饱和度大于50%。
(3)100%产水面对应的含水饱和度为80%,100%产油面对应的含水饱和度为15%;
设h1、h2分别饱和度为80%和15%时对应的距离自由水面的高度。
0.848g/cm3=848kg/m31.008g/cm3=1008kg/m3
0.035MPa=0.035×
106Pa0.16MPa=0.16×
106Pa
即:
0.035*106=(1008-848)*9.8h10.16*106=(1008-848)*9.8h2
解得:
h1=22.3241h2=102.0408
油水过渡带厚度为:
h2-h1=79.7194m
(4)设h3为饱和度35%对应的距离自由水面的高度
0.08*106=(1008-848)*9.8h3
h3=51.0204
所以其海拔高度为:
-3000+(h3-h1)=-3000+(51.0204-22.3214)=-2971.3
(3)含水饱和度Sw=35%时,Kro=0.36,Krw=0.05
=
=0.8537
五、综合题
1、假设流体在均质地层中的流动为线性流,由于沉积韵律不同造成地层渗透率上下不同,若地层可简化为如下图的模型,其中上部地层渗透率为K1,厚度为h1,下部地层渗透率为K2,厚度为h2,求地层的平均渗透率?
各层之间相当于并联关系,各层压力差相等,总流量等于各层流量之和。
(1)
根据达西公式分别写出各层通过的流量为:
;
(2)
设K为总等效渗透率,则总流量为
(3)
把
(2)、(3)式代入
(1)式中,并考虑到地层总厚度h等于各层厚度之和,
得:
移项得:
2、假设流体在均质地层中的流动为线性流,地层的的延伸长度为L,渗透率为K2,某种作业对地层的污染深度为L1,污染带的渗透率为K1,求作业后地层的渗透率?
各层之间相当于串联,通过各层的流量相等,总压差ΔP为各层压差之和。
地层总的延伸长度L为各层长度之和为:
根据达西定律总压差和各层压差如下:
因为总压差为各层压差之和,即:
,故:
将
,
代入上式,得:
3、根据所学知识分析油藏油水界面是否是水平面?
为什么?
实际油藏中油水界面不为水平面,而是一个油水同流的过渡带。
根据毛管力公式:
,
在实际油藏中,毛管半径不同,毛管力大小不一,因此毛管中的液面参差不齐,油水界面成为一个具有相当厚度的油水过渡带。
4、根据所学知识分析地层原油的采收率为什么不能达到100%?
提高采收率的途径?
地层的非均质性、原油的高粘、油藏润湿性、驱油能量等是影响采收率的主要内因;
人为的工作状况如井网的合理布置、注水方式、油井的工作制度、釆油工艺技术水平以及经济管理水平等是影响采收率高低的外界因素。
提高采收率途径和方法:
提高波及系数和驱油效率。
例如:
增加注入水粘滞力、降低界面张力、井网调整、化学驱油和热力采油等。
5、实际油藏中水驱油是否为活塞式驱油?
实际油藏中水驱油不为活塞式驱油。
水驱油油层形成三个不同的流动区:
纯水流动区(水区)、油水混合流动区(两相区)和纯油流动区(油区)。
非活塞式驱油的实质是由于岩石多孔介质极其复杂,导致了各孔道中的流动速度不同。
具体说有几个方面的原因:
(1)地层孔隙结构非常复杂:
孔道有大有小,表面润湿性、表面粗糙度和迂曲度等参数均不同,油和水在这种严重的非均质地层中流动时,各孔道中所产生的阻力相差甚大。
因而各孔道中的流动速度也就不同。
(2)毛管力的存在:
对亲水孔道来说,毛管力是驱油动力。
相反,在亲油孔道中的毛管力却成为附加阻力。
无论毛管力是动力还是阻力,由于孔道大小不同,毛管力大小不同,油水在其中流动时所产生的动力和遇到的阻力必然也不同。
在外界驱动压差保持一定的情况下,由于附加阻力的存在,孔道内部压力分布有差异,导致各孔道内的流动速度不同。
(3)油水粘度差引起的粘滞力不同,将加剧各孔道内油水流动速度的差异。
(4)毛细管中油水两相流引起的各种阻力。
各孔道中的流动速度不同,各孔道油水分界面前进速度不同,导致油水界面必然参差不齐,宏观上出现一个既有油又有水的油水混合流动区。
6、画出典型的相对渗透率曲线,并简单描述一下其特征。
相对渗透率曲线的特征:
两条曲线、三个区域、四个特征点。
两条曲线是指:
湿相相对渗透率曲线、和非湿相相对渗透率曲线。
三个区域是指:
A区单相油流区、B区油水同流区、C区纯水流动区。
四个特征点是指:
束缚水饱和度Swi点、残余油饱和度点Sor点、残余油下的水相相对渗透率Krw点和两条曲线的交点(等渗点)。
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