(完整版)油层物理

油层物理第一章（）掌握下述基本概念及基本定律1.粒度组成：构成砂岩的各种大小不同颗粒的重量占岩石总重量的百分数。不均匀系数：累积分布曲线上累积质量60%所对应的颗粒直径d60与累积质量10%所对应的颗粒直径d10。分选系数：用累积质量20%、50%、75%三个特征点将累积曲线划分为4段，分选系数S=(d75/d25)^(1/2)岩石的比面（S、Sp、Ss）：S：单位外表体积岩石内孔隙总内表面积。Ss：单位外表体积岩石内颗粒骨架体积。Sp:单位外表体积岩石内孔隙体积。岩石孔隙度（φa、φe、φf）：φa：岩石总孔隙体积与岩石总体积之比。φe：岩石中烃类体积与岩石总体积之比。φf：在含油岩中，流体能在其内流动的空隙体积与岩石总体积之比。储层岩石的压缩系数:油层压力每降低单位压力，单位体积岩石中孔隙体积的缩小值。7.地层综合弹性压缩系数：地层压力每降低单位压降时，单位体积岩石中孔隙及液体总的体积变化。储层岩石的饱和度（S0、Sw、Sg）：S0：岩石孔隙体积中油所占体积百分数。Sg;孔隙体积中气所占体积百分数。Sw：孔隙体积中水所占体积百分数原始含油、含水饱和度（束缚水饱和度）Spi、Swi：spi:在油藏储层岩石微观孔隙空间中原始含油、气、水体积与对应岩石孔隙体积的比值。Swi:油层过渡带上部产纯油或纯气部分岩石孔隙中的水饱和度。残余油饱和度：经过注水后还会在地层孔隙中存在的尚未驱尽的原油在岩石孔隙中所占的体积百分数。岩石的绝对渗透率：在压力作用下，岩石允许流体通过的能力。气体滑脱效应：气体在岩石孔道壁处不产生吸附薄层,且相邻层的气体分子存在动量交换，导致气体分子的流速在孔道中心和孔道壁处无明显差别克氏渗透率：经滑脱效应校正后获得的岩样渗透率。达西定律：描述饱和多孔介质中水的渗流速度与水力坡降之间的线性关系的规律。等效渗透阻力原理：两种岩石在其他条件相同时,若渗流阻力相等,则流量相等。粘土矿物：高度分散，含水的层状硅酸盐和含水的非晶质硅酸盐矿物的总称。速敏：当注入流速大于或等于某流速时，地层微粒运移堵塞或“桥堵”，渗透率急剧下降的现象。水敏：储层岩石与不配伍的外来流体接触后，引起储层岩石内的粘土膨胀、分散、运转而导致渗透率下降的现象。盐敏：对于水敏性地层，含盐度下降会导致粘土矿物晶层扩张增大、膨胀增加，地层渗透率下降。酸敏：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。二、分析及简答21.粒度组成测定的方法有哪些？其基本原理是什么？筛析法：用成套的筛子对经橡皮锤捣碎的砂岩单个砂粒进行筛析，按不同粒级将它们分开。沉降法：根据不同大小的颗粒在液体中具有不同的沉降速度，将岩石颗粒分选开。岩石薄片显微镜观测法：通过测量二维薄片的单个颗粒横截面的长轴尺寸来确定粒径大小。粒度薄片图像分析法：用自动或半自动图像分析法估算疏松砂岩和胶结砂岩的粒度分布。激光衍射测定法：将分散的样品置于合适的携带液中，搅拌或循环携带液以保证颗粒分散，发射激光束分析衍射光谱图。22.粒度组成的表示方法有哪些？其定量分析可用哪些参数?列表法和作图法。不均匀系数、分选系数、标准偏差、C-M图。23.粒度组成分布规律有哪些？大多为正态或近似正态分布。24.图1为两岩样的粒度组成累积分布曲线，请定性画出与之对应的粒度组成分布曲线，标明坐标并对曲线加以定性分析。A岩样分选性差，粒度分布不集中，B岩样分选性好，粒度分布集中。25.比面测算的方法有哪些?透过法和吸附法26.在用马略特瓶测定比面的实验中，为什么压差稳定在某一高度H值后，用量筒计量流出的水量Qo与通过岩心的空气量相等。压差稳定后，马略特瓶中空气入口处的压力为一确定常数值，故瓶中流体总量保持恒定，即流出与流入流量相等。27.当岩心饱和有一定液体时，能否用马略特瓶测定岩心的比面，为什么?不能，液体与岩心饱和后，将在岩心孔隙中形成液膜，减小岩心孔隙大小，降低岩心渗透率。28.研究比面的意义是什么？比面的实质是饱和流体和岩石的接触面积以及岩石的分散程度，比面的大小对流体在油藏中的流动影响很大，岩石比面越大，渗透率越小，油藏的开采难度越高。29.表示孔隙大小分布的方法有哪些?实际岩石中的孔隙一般按大小可分为哪几类?按照生成时间、组合关系、连通性分类。一般分为3类：超毛细管孔隙、毛细管孔隙、微毛细管孔隙。30.岩石孔隙度的一般变化范围是多少？φa、φe、φff的关系怎样？常用测定孔隙度的方法有哪些？影响孔隙度大小的因素有哪些?致密砂岩1%～10%；致密碳酸盐岩1%～5%；中等砂岩10%～20%；中等碳酸盐岩5%～10%；好的砂岩20%～35%；好的碳酸盐岩10%～20%。

φa>φe>φff有实验室内直接测定法和以各种测井方法为基础的间接测定法两类。碎屑颗粒的矿物成分、排列方式、分选程度、胶结物类型和数量以及成岩后的压实作用。31.“1达西”的物理意义是什么？渗透率K常用单位是什么？写出其相互换算关系。物理意义：在1atm的压差下，粘度为1mPa·s的流体通过截面积1cm2、长度1cm的多孔介质时，流量为1cm3/s。单位为D，CGS单位为cm2，SI单位为m2，法定计量单位为12。1D=10-8cm2=1um232.利用达西公式测定岩石绝对渗透率必须满足的条件是什么？其岩石绝对渗透率值的大小仅取决于什么参数?与通过岩心的流体性质是否有关?1.岩石中所有孔隙饱和为不可压缩稳态单相液体。2.通过岩心的渗流为一维直线渗流。3.液体不与岩石发生物理、化学等反应。33.储层岩石渗透率的一般变化范围是多少？等级渗透率评价2cm2Ⅰ级>1>1000渗透性极好Ⅱ级1~0.11000~100渗透性好Ⅲ级0.1~0.01100~10渗透性中等Ⅳ级0.01~0.00110~1渗透性微弱Ⅴ级<0.001<1非渗透性的34.分别用液体和气体测定低渗透性岩石渗透率，其测定值谁大？为什么？如何消除其影响？用气体时测定值大。液体在岩石孔隙中被孔隙表面吸附形成液膜，减小了孔隙体积，降低了渗透率，而气体因为滑动效应渗透率没有削减。35.“岩石的孔隙度越大，其渗透率也越大”，这种说法对吗？为什么？不对。因为影响渗透率的因素很多，主要包括储层形成的沉积条件、成盐作用与后生作用等。通过实验测定得知，地层条件下岩石材料的孔隙度同渗透率间并没有形成简单的递增关系，而是表现出一种周期性特征的增减变化。在20～40Mpa情况下，随着岩石孔隙度的增加，岩石渗透率呈现出递增-递减-递增-递减的规律；在60～80Mpa情况下，随着岩石孔隙度的增加，岩石渗透率呈现出递减-递增-递减-递增的规律。36.影响饱和度的因素有哪些？常用测定饱和度的方法有哪些？对于含有结晶水矿物的岩心测定其饱和度时应采用什么方法，为什么？影响饱和度的因素有储层岩石的孔隙结构及表面性质以及油气的性质等。常压干馏法、蒸馏抽提法及色谱法。应使用蒸馏抽提法测定饱和度，因为只需选择沸点低于水的溶剂进行实验就可以避免结晶水被抽提出而造成实验误差。37.胶结物的成分有哪些？胶结类型可分为哪几类？泥质、钙质（灰质）、硫酸盐、硅质和铁质。基底胶结、孔隙胶结、接触胶结。38.胶结物中常见的敏感矿物有哪些？其各自的敏感特性是什么？最常见的敏感矿物为粘土矿物，包括高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石等。高岭石：速度敏感性、高温干燥脱水。蒙脱石、伊利石：水敏感性。绿泥石：酸敏感性39.储层敏感性评价的目的意义何在？你认为造成地层损害的原因有哪些？在油井钻井、固井、完井、射孔、增产措施、修井及注水作业等勘探、开发各个环节中，储层总会与不同入井液流体以及它所携带的固体微粒接触，当入井液流体与储层不匹配时，会伤害储层，导致储层渗透能力下降，损害储层生产能力。为了保护油气储层，充分发挥其潜力，应该从岩石学分析、常规岩心分析、专项岩心分析以及岩心流动试验分析等角度对储层的速敏性、水敏性、酸敏性、盐敏性等各种敏感性进行系统分析。钻井液中固相颗粒在压差作用下进入喉或裂缝，形成堵塞；钻井液滤液与油气层岩石不配合伍引起的损害；抑制性低的钻井液进入水敏性地层，引起粘土矿物水化、膨胀、分散而产生损害；矿化度低于极限临界矿化度，引起粘土矿物水化，分散和运移。40.储层敏感性评价试验包括哪几方面？流速敏感性评价实验：应该结合临界线性渗流速度和微粒从岩样出口被流体带出情况综合分析储层是否存在速敏。水敏性评价实验：在低于80%临界流速条件下，先用地层水流过岩心，再用矿化度为地层水的一半的盐水流过岩心，最后用蒸馏水通过，测定在这三种矿化度下岩心渗透率的数值大小，由此分析岩心的水敏程度。盐敏性评价实验：在低80%临界流速条件下，让不同矿化度的盐水依次由髙矿化度向低矿化度的顺序注人岩心，测定不同矿化度盐水通过时的渗透率K，做出矿化度与渗透率比K/Kws关系图Kws为最髙矿化度盐水（地层水）下的渗透率。曲线上渗透率发生突变处所对应的矿化度即为临界盐度，用C表示。酸敏性评价实验：向岩心中注入0.5~1.0倍孔隙体积的酸液，停注并等待酸液与岩心中的酸敏矿物反应，然后排出残酸，测定岩心渗透率在注酸前后的变化情况。41.简述实验室测定岩石孔隙度的基本原理。根据孔隙度的定义，只要求得岩石总体积、固体部分（颗粒及胶结物）的体积以及孔隙体积这三个参数中的两个，就能按照公式φ=Vp/Vb*100%计算孔隙度。42.简述实验室测定岩石渗透率的基本原理及数据处理方法，并画出实验仪器的流程图，指出各仪器部件的名称。渗透率的大小表示岩石允许流体通过能力的大小。根据达西公式，气体渗透率的计算公式为：Kg=2Q0PaLu/A(P12-P22)*10-1，岩芯几何尺寸用游标卡尺直接测量，利用气测渗透率仪测量岩芯进口端压力P1，出口端压力P2在本实验中为大气压（0.101MPa）。通过气测渗透率仪利用流量计测量岩芯出口端的气体体积流量Q0。为了满足线性渗流条件，应用Q0—关系曲线直线段数据代入公式计算Kg。考虑滑脱效应影响，再根据Kg—1/直线外推到纵坐标的截距即求得克氏渗透率。43.测定岩石碳酸盐含量的目的是什么？研究油藏岩石中的碳酸盐含量，特别是后生碳酸盐矿物的含量，能够了解地层中水动力场的活动规律，了解地层形成的时代特征。研究表明，地层岩石的碳酸盐含量与岩石的孔隙性有较好的关联。由于地下水活动剧烈，酸性水侵入地层，溶蚀了地层中的碳酸盐矿物，水流量大的部位溶蚀的碳酸盐矿物多，地层中剩余的碳酸盐矿物少，因而地层的孔隙相对较大；相反，地层中剩余的碳酸盐矿物多，孔隙度相对较小。三、计算及推导44.试推导含有束缚水的油藏的综合弹性压缩系数计算式：C*=Cf+φ(SoCo+SwCw)式中C*一地层综合弹性压缩系数；Cf一岩石的压缩系数；Co—原油压缩系数；Cw一地层水压缩系数So、Sw一含油饱和度和束缚水饱和度c*=cf+clφ油水共存:cl=c0s0+cwsw所以:c*=cf+φ(s0c0+swcw)45.试推导下关系式：S=φSp=(1-φ)Ss式中S、Sp、Ss—以岩石外表体积、孔隙体积、骨架体积为基准的比面；φ—岩石孔隙度由定义可知：S=A/V，SP=A/VS,SS=A/VP由孔隙度定义：φ=VS/V，，故S/SP=VS/V=φS/SS=VP/V=1-φ故S=φSp=(1-φ)Ss46.试推导由粒度组成资料估算比面的公式：S=（C*6（1-φ）/100)*∑i=1ngi/di式中S—以岩石外表体积为基准的比面；φ—岩石孔隙度；Gi—颗粒平均直径为di的含量；dii—种颗粒的平均直径假设颗粒为纯球形，si=∏d2，vi=∏d3/6，孔隙度为φ设V=1，则岩石体积为1-φ，颗粒数量N=6*(1-φ)/di，比面s=6*(1-φ)/d考虑颗粒直径不同，设颗粒平均直径为的含量为Gn%，颗粒形状校正系数为C则，S=（C*6（1-φ）/100)*∑i=1ngi/di47.以达西公式出发推导气体岩石渗透率的计算公式，并指出各符号的含义。K=2Q0P0uL/A(P12-P22)达西公式：K=QUL/A∆P=-QUdL/Adp由波义耳—马略特定律，Q=Q0P0/P化简得K=-Q0P0UdL/APdp∫P1P2KPdp=2Q0P0uL/A(P12-P22)48.由实验测得某一砂岩的孔隙度为23和以岩石外表体积为基准的比面为950cm2/cm3，试估算该砂岩岩样的渗透率（）SS=S/1-φ=1233cm2/cm3由高才尼和卡尔曼公式：k=φ3/2x2ss2(1-φ)2故x=1,k=67.4um2X=1.4,k=34.4um249.两岩样的粒度分析数据（不同筛选直径的质量分数）如下表：岩样号孔隙度，%筛选直径，mm1~0.50.5~0.250.25~0.10.1~0.050.05~0.01<0.01127.05.0553.3524.707.955.753.05228.302.9576.1510.55.44.7设校正系数C=1.3。筛选直径，mm(1)绘出粒度组成分布曲线和粒度组成累积曲线：筛选直径，mm(2) 计算出两样品的不均匀系数和分选系数；a1=d60/d10=5.35s1=√d75/d25=1.69a2=d60/d10=3.18s2=√d75/d25=1.37(3) 求各岩样的比面；S=(c(6-φ)/100)*∑i=1nGi/diS1=50mm2/mm3s2=70mm2/mm3(4) 从上述计算结果分析对比，你能得出怎样的结论。岩样2的分选性更好，颗粒分布均匀，更利于后期油气开采。50.已知一干岩样质量为32.0038g，饱和煤油后在煤油中称得质量为22.2946g。饱和煤油的岩样在空气中称得质量为33.8973g，求该岩样的孔隙体积、孔隙度和岩样视密度（煤油的密度为0.8045g/cm3)。Vs=(32.0038-22.2946)/0.8045=12.0686cm2Vp=(33.8973-32.0038)/0.8045=2.3536cm2Φ=(vp/vs+vp)*100%=16.3193%视密度=32.0038/（12.0686+2.3536）=2.2191g/cm351.某一岩样含油水时质量为8.1169g，经抽提后得到0.3cm3的水。该岩样烘干后质量为7.2221g，饱和煤油后在空气中称得质量为8.0535g，饱和煤油的岩样在煤油中称得质量为5.7561g，求该岩样的含水饱和度和含油饱和度及岩石的孔隙度。油密度取0.8760g/cm3，水密度取1g/cm3，煤油密度取0.8g/cm3。Vs=(8.0535-5.7561)/0.8=2.8718cm3w水=0.3gw油=08.1169-0.3-7.2221=0.5948v油=0.5948/0.8760=0.679vp=(8.0535-7.2221)/0.8=1.0393Sw=vw/vp*100%=28.87%so=vo/vp*100%=65.33%Φ=vp/vb*100%=36.19%52.已知一岩样含油、水时总质量为6.5540g，经抽提烘干后质量为6.0370g，抽提时所得水体积为0.3cm3，由煤油法测得岩样的孔隙度为0.25，设岩样的视密度为2.0g/cm3，原油密度为0.8750g/cm3、水的密度为1g/cm3，试求此岩样的含油、含气、含水饱和度各为多少？Ww=0.3gwo=6.5540-0.3-6.0370=0.2170gV0=0.2170/0.8750=0.2480岩石视体积vb=6.037/2=3.0185vp=vb*φ=0.7546气体体积vg=vp-vo-vw=0.2066gsw=vw/vp*100%=39.76%so=v0/vp*100%=32.87%Sg=vg/vp*100%=27.38%53.某岩样长10cm，截面积为2cm2,在1.5atm的压差下，通过粘度为2.5cP的油，其流量为0.0080cm3/s，若岩样为油100%饱和,试问其绝对渗透率为多少？在同一岩样中，若岩样100%为粘度等于0.75cP的盐水所饱和，试问在2.5atm的压差下其流量为多少?K=QuL/A∆P=0.0667DQ=0.0445cm3/s4.有一岩样长2.77cm，直径为3.35cm2,在20Co时用盐水100%饱和并通过它，盐水的粘度为1cP,岩样两端的压差为251mmHg,出口压力为1atm，其流量为0.02cm3/s，求用该盐水通过时岩样的渗透率为多少？若改用粘度为0.0175cP的气体100%饱和并通过上述岩样，压差为25mmHg，出口压力为一个大气压时，得气体流量为0.12cm3/s。求气测岩样的渗透率，并对比气测和盐水测的结果。1atm=760mmHg，故251mmHg=0.33atm，25mmHg=0.03atm岩样截面积A=∏d2/4=8.81cm2盐水测渗透率，kw=QuL/A∆P=19mD气测渗透率，Kg=2Q0P0uL/A(P12-P22)=20mDKg＞kw55.有一岩样在满足“达西渗流条件下”，用纯油测得的渗透率为300mD，若改用纯气体在进口压力为10atm，出口压力为5atm时，测得的渗透率为420mD，求用该气体作气源，在进口压力为14atm、出口压力为1atm时所测得的渗透率为多少?实际气体测定的岩石渗透率受平均压力影响，题中两次气测平均压力相同，气体相同，岩样相同，故测得渗透率应相同，都是420mD。56.已知某一低饱和油藏中含束缚水24%，分析得油、水和岩石压缩系数Co=70x10-51/atm,Cw=4.5x10-51/atm，Cf=1.4x10-51/atm，并测得油藏孔隙度为27%，试求该油藏的综合弹性压缩系数。若油藏含油体积为1500x104m3，原始地层压力为270atm，原油的饱和压力为200atm，试估算该油藏的弹性可采储量。C*=cf+φ(s0c0+swcw)=1.4*104+27%(70*10-5*76%+4.5*10-5*24%)=16.06*10-4MPa-1Vb=v0/(s0φ)NC=Vb∆pc*=821783.6m357.某井取心分析得孔隙度和渗透率数据如下表编号取心深度，m取心层段厚度，m孔隙度，%渗透率，mD12280.22~2280.960.7612.50.8022280.98~2286.225.243.820.2532286.22~2289.202.9828.10.2142289.20~2290.000.8029.50.2052290.00~2290.850.8516.80.15试求：（1)孔隙度和渗透率的算数平均值；Φ=(12.5+3.82+28.1+29.5+16.8)/5=18.14%K=(0.8+0.25+0.21+0.2+0.15)/5=0.322mD(2)孔隙度和渗透率的加权平均值(按厚度加权)；Φh=∑φihi/∑hi=14.22%kh=∑kihi/∑hi=0.266mD(3)以储集能力相等（即孔隙体积相等）计算等效孔隙度（即）；Φ=∑φi(Aφihi)/∑Aφihi=23.05%58.有一横向非均质岩石如下图，由实验测得各区域内的孔隙度和