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：
(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S wi = 0.3, 原油体积系数B o =1.2，原油相对密度d 420=0.87, 试计算该
油藏的原油储量（地面体积）为多少m 3（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C t 为：
C t = Cf + CL φ= Cf +(Co S o + Cw S w )φ
式中：C L , Cf ——分别为储层流体与储层岩石的压缩系数，MPa -1 C o , 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：C L =Co S o + Cw S w
3. 在一砂岩岩样上测得油、水相对渗透率数据如下表。
（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：
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k ro (油相相对渗透率) 曲线与k rw (水相相对渗透率) 曲线的交叉点。在该点处，k ro +krw 获最小值。等渗点对应的S w >50%为判断储层岩石亲水的必要条件；等渗点对应的S w
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-S Wi )/Bo =14.4*106*11*0.21*(1-0.3)/1.2=1.94*107m 3 折合：1.94 * 107 * 0.87=1.688 * 107t
2．证明：
1∆V o 1∆V w
C o =-C w =-
V o ∆p ，V w ∆p 据定义：
C L =-
对第一项分子分母同乘以S o ，对第二项分子分母同乘以S w ，则得：
1∆V L 1∆V o +∆V w 1∆V o 1∆V w
=-=(-) +(-)
V L ∆p V L ∆p V L ∆p V L ∆p
1∆V o S o 1∆V w S w 1∆V o 1∆V w ) +(-) =(-) S o +(-) S w
V L ∆p S o V L ∆p S w V L S o ∆p V L S w ∆p
当岩石孔隙完全被流体充满时，流体体积等于孔隙体积，即V L =Vp C L =(-
据定义：V L S o =Vo ，V L S w =Vw ∴C L =Co S o +Cw S w 证毕。
3
（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S w =64.4%时的水的分流量f w 。
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：
o 3；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m.kg.s ）
Pc = J(Sw ) σ COS( ) (g/k)^0.5
=4.23*0.045*COS(0)*(0.3/(0.3*0.[1**********]1))^0.5 =190350 N/m2=190350 Pa H=Pc/(Δρ*9.81)= 19.88 m
《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。
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。
7、计算下面给出的气体组分的质量分数和体积分数。
7
8
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。
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。
7
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。
7
13、A cylinder with an initial pressure of 14.7 psia and volume of 75000 cc is held at a constant temperature of 200℉. The volume of the cylinder is reduced by insertion of mercury. The corresponding volumes (cc) and pressures (psia) of the gas inside the cylinder are recorded as follows:
Pressure: 400, 800, l200, 2000, 2500, 3000, 4000, 5000 Volume: 2448, 1080, 648.6, 350.6, 295.9, 266.4, 234.6, 206.2
Calculate the ideal volumes for the gas at each pressure and use them to calculate the z-factors. Plot the z-factor against pressure.
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、Figure 1 gives the phase
diagrams of eight mixtures of ethane and n-heptane along with the vapor pressure lines of the two hydrocarbons. Use the figure to determine the following temperatures and pressures for the 29.91 weight percent ethane mixture:
1）
Bubble-point pressure at
100℉
2）Critical temperature
3）Dew-point temperature at 400 Psia 4）Critical pressure
5）Bubble-point temperature at 600 Psia 6）Cricondentherm
7）Dew-point pressure at 250℉ Fig. 1 8）Cricondenbar
9）Dew-point pressure at 400℉
10、A mixture with the total composition given below is at equilibrium at 160。F and 250 Psia. Calculate the compositions of the gas and liquid. Use equilibrium ratios from Appendix A.
________________________________________ component Compositions,mole fraction Propane 0.650 n-Butane O.300 n-Pentane O.050 1.OOO
11、Calculate the bubble-point pressure of the following mixture at 140。F.
12、Calculate the dew-point pressure of the mixture in Exercise 11 at 140。F.
13、The following hydrocarbon mixture has a bubble point of 600Psia at 80F. Determine the fraction of gas that will be vaporized when this liquid is differentially vaporized to 400 Psia at 80F. Use K-Values from Appendix A.
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 ，B o ，B t ，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。
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40m 3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450m 3(标准) ，地面原油2m 3，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γο=0. 89，天然气相对密度γg =0. 7，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R s ＝80(标)m 3／m 3；天然气相对密度
γg =0. 8，地面脱气油相对密度γ＝0.78；求地层油体积系数（用图版法）。 o
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V b ）。
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）。
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毫米汞柱，出口压力为1个大气压，其流量为0.020厘米3/秒，求岩样的渗透率。
假若该岩样改用气体通过它，气体的粘度为0.0175厘泊，压差为25毫米汞柱，出口压力为1个大气压，其流量为0.12厘米3/秒，试求其渗透率为若干？ 8、油层包括两个分层，一层厚4.57米，渗透率为150毫达西，另一层3.05米，渗透率为400毫达西，求平均渗透率。
9、三个分层，其渗透率分别是40、100和800毫达西，厚度为1.22、1.83和3.05
米，并且有液体作平行渗滤，假如他们的长宽都相等，其平均渗透率
Q 为多少？
10、如图，流体沿图中方向流经横向不均质的岩层（平面线性渗流），流量为Q ，总压差为，各层的长度
分别为，其渗透率分别为，试根据达西定律倒出该地层的总渗透率（并记住该公式）。
11、三个定截面的分层, 其渗透率分别为50、200和500毫达西，相应的各分层长度为12.19、3.05和22.86米，当三个层窜联组合时，其平均渗透率为多少？ 12、某一生产层从顶到底共包括3.05米厚而渗透率为350毫达西的砂层，0.10米厚及0.5毫达西的页岩，1.22米的1230毫达西的砂层，0.05米厚2.4毫达西的页岩及2.44米厚520毫达西的砂层，其垂向的平均渗透率为多少？
13、某一裂缝性石灰岩，它的基质渗透率不到1毫达西，倘若它每0.1米2层面上含75.5厘米长的裂缝, ，条裂缝的宽度为0.127毫米，那么岩样的渗透率是什么?
14、油层岩石的孔隙度为20%，渗透率为100毫达西，试计算此岩石的平均孔隙半径和比表面。
15、某石灰岩之颗粒间的渗透率小于1毫达西，然而, 它每0.1米2层面上含有10条容蚀性孔道, 每根孔道的直径为0.508毫米，假如这些孔道延伸方向与液流方向相同，求该岩层的渗透率是多少?
第七章 储层岩石的其它物理性质
1、什么叫地层因子？什么叫电阻率指数？ 2、叙述Archie 公式的意义及其应用。
第八章 储层岩石中的界面现象与润湿性
1、何谓界面张力? 其意义和单位是什么？
2、说明油气两相的界面张力随温度、压力及油中的溶解气量的增加会发生怎样的变化？并说明其原因是什么？
3、何谓润湿? 用什么表示岩石的润湿性？影响岩石润湿性的因素有哪些？ 4、测定润湿性的方法有哪些？简述各种测定方法的原理。 5、什么是润湿滞后，导致润湿滞后的主要因素有哪些？ 6、论述油水在岩石孔隙中的分布特征及其影响因素。
7、对水湿岩石，毛管力是水驱油的动力吗？水湿岩石和油湿岩石，哪个水驱的采收率高？
8、对比自吸吸入法和光学测角法测量岩石润湿性的优缺点。
第九章 储层多孔介质中的毛管压力及毛管压力曲线
1、简述毛管力曲线的特征。
2、测毛管力曲线的方法有几种? 简述各种测定方法的原理和数据处理方法。 3、简要说明油水过渡带含水饱和度的变化，并说明为什么油水过渡带比油气过渡带宽? 为什么原油密度越大，油水过渡带越宽? 4、什么是阈压？
5、简述低渗与高渗岩心毛管力曲线的差别。 6、描述油水过渡带内含水饱和度的变化规律。
7、将玻璃毛细管插入装有水的烧杯中，已知水的表面张力为72.5mN ／m ，毛管中水面与管壁的润湿角为30°，水的密度为1.0g ／cm 3，若毛细管的直径分别取r ＝10.0mm ，r l ＝1.0mm ，r 2＝0.1mm ，r 3＝0.01mm ，求不同半径的毛细管时液面上升的高度，并画出毛细管半径与液面高度的关系图。
8、若将上题中毛管插入盛有油和水的杯中，毛细管浸没于油中，油的密度为
0.87g/cm3，水的密度为1g/cm3，油水界面张力为31.8mN ／m ，润湿角均为30°，求此种情况下各毛细管中液面上升高度。
9、已知岩心孔隙体积为1.56cm 3，饱和水后用半渗隔板法测得气驱水毛管力数据列于表3中，试绘制毛管力曲线，并求出阀压、饱和度中值(Sw ＝50％) 压力及最小含水饱和度。
10、已知：水银的表面张力为470mN ／m ，水银-空气-岩石体系的润湿角为150°，油藏条件下油－水界面张力为32mN ／m ，油-水-岩石体系的润湿角为130°，油、水密度差为0.35g/cm3，由压汞曲线知饱和度中值压力为8.84×10 5Pa ，阀压为1.91×105Pa 。求：
(1)油藏条件下岩石中非润湿相饱和度为50％时，毛管压力是多少?
(2)用水的驱替所需要的最小压力是多少?
11、用半渗隔板法测某一岩样的气驱水毛管力曲线，测得：S w ＝50％时, 毛管力P cL =0.8×10 5Pa ，室内条件下水的表面张力σwg ＝72mN/m；油藏条件下，油水界面张力σwo ＝23mN/m，水的密度P w ＝1.0g/cm3，油的密度ρ。＝0.8g/cm3；自由水面海拔高度为－89O m。设油藏岩石亲水，地面、地下条件下水对岩石润湿角相同。求：
(1)含水饱和度S w =50％的面距自由水面的高度； (2)含水饱和度S w ＝50％的面的海拔高度。
12、三块岩样的毛管力曲线如图4所示，试比较三块岩样的最大孔隙的大小、分选性的好坏、主要孔道半径的大小、束缚水饱和度的大小。
图4 毛管力曲线
13、实验室内由气驱驱资料确定的J(Sw)函数如下表：
0.9 0.60 0.30 0.25 0.24 0.24 Sw 1.0
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， 油-气过渡带厚度。
第十章 孔隙介质中多相渗流特性与相对渗透率曲线
1、从微观与宏观角度入手，分析导致水驱油必然导致残余油饱和度不为零的原因。
2、简述相对渗透率曲线的特征。
3、取不同的渗透率为基数计算相对渗透率，对相对渗透率曲线特征有什么影响? 4、对于多相渗流，油相渗透率或水相渗透率的高低与什么有关？ 5、解释油、水相对渗透率之和小于绝对渗透率的原因。 6、强亲水岩心和强亲油岩心相对渗透率曲线有何区别?
7、简述低渗与高渗岩心毛管力曲线与相对渗透率曲线之间的差别。 8、何谓末端效应? 如何消除末端效应?
9、什么是波及系数？洗油效率？各与那些因素有关？10、在某砂岩上测得相对渗透率数据如下表所示。
求： （1） （2）已知原油的粘度为4.5 mPa ·s, 水的粘度为0.88mPa ·s, 油的体积系数为1.35，水的体积系数为1.05，若某井钻在油水过渡带上，射孔处地层中水的饱和度为50％，求该井地面产水率是多少？地下产水率又是多少？ 11、在砂岩岩样上测得油、水相对渗透率数据如下表：
求：（1）
（2）、如果μw=1.2cp，μo=2.0cp，计算Sw=0.644时的水的分流量fw 。 （3）、判断该岩芯的润湿性。 （4）、计算最终采
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：
(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S wi = 0.3, 原油体积系数B o =1.2，原油相对密度d 420=0.87, 试计算该
油藏的原油储量（地面体积）为多少m 3（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C t 为：
C t = Cf + CL φ= Cf +(Co S o + Cw S w )φ
式中：C L , Cf ——分别为储层流体与储层岩石的压缩系数，MPa -1 C o , 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：C L =Co S o + Cw S w
3. 在一砂岩岩样上测得油、水相对渗透率数据如下表。
（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：
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k ro (油相相对渗透率) 曲线与k rw (水相相对渗透率) 曲线的交叉点。在该点处，k ro +krw 获最小值。等渗点对应的S w >50%为判断储层岩石亲水的必要条件；等渗点对应的S w
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-S Wi )/Bo =14.4*106*11*0.21*(1-0.3)/1.2=1.94*107m 3 折合：1.94 * 107 * 0.87=1.688 * 107t
2．证明：
1∆V o 1∆V w
C o =-C w =-
V o ∆p ，V w ∆p 据定义：
C L =-
对第一项分子分母同乘以S o ，对第二项分子分母同乘以S w ，则得：
1∆V L 1∆V o +∆V w 1∆V o 1∆V w
=-=(-) +(-)
V L ∆p V L ∆p V L ∆p V L ∆p
1∆V o S o 1∆V w S w 1∆V o 1∆V w ) +(-) =(-) S o +(-) S w
V L ∆p S o V L ∆p S w V L S o ∆p V L S w ∆p
当岩石孔隙完全被流体充满时，流体体积等于孔隙体积，即V L =Vp C L =(-
据定义：V L S o =Vo ，V L S w =Vw ∴C L =Co S o +Cw S w 证毕。
3
（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S w =64.4%时的水的分流量f w 。
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：
o 3；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m.kg.s ）
Pc = J(Sw ) σ COS( ) (g/k)^0.5
=4.23*0.045*COS(0)*(0.3/(0.3*0.[1**********]1))^0.5 =190350 N/m2=190350 Pa H=Pc/(Δρ*9.81)= 19.88 m
《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。
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。
7、计算下面给出的气体组分的质量分数和体积分数。
7
8
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。
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。
7
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。
7
13、A cylinder with an initial pressure of 14.7 psia and volume of 75000 cc is held at a constant temperature of 200℉. The volume of the cylinder is reduced by insertion of mercury. The corresponding volumes (cc) and pressures (psia) of the gas inside the cylinder are recorded as follows:
Pressure: 400, 800, l200, 2000, 2500, 3000, 4000, 5000 Volume: 2448, 1080, 648.6, 350.6, 295.9, 266.4, 234.6, 206.2
Calculate the ideal volumes for the gas at each pressure and use them to calculate the z-factors. Plot the z-factor against pressure.
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、Figure 1 gives the phase
diagrams of eight mixtures of ethane and n-heptane along with the vapor pressure lines of the two hydrocarbons. Use the figure to determine the following temperatures and pressures for the 29.91 weight percent ethane mixture:
1）
Bubble-point pressure at
100℉
2）Critical temperature
3）Dew-point temperature at 400 Psia 4）Critical pressure
5）Bubble-point temperature at 600 Psia 6）Cricondentherm
7）Dew-point pressure at 250℉ Fig. 1 8）Cricondenbar
9）Dew-point pressure at 400℉
10、A mixture with the total composition given below is at equilibrium at 160。F and 250 Psia. Calculate the compositions of the gas and liquid. Use equilibrium ratios from Appendix A.
________________________________________ component Compositions,mole fraction Propane 0.650 n-Butane O.300 n-Pentane O.050 1.OOO
11、Calculate the bubble-point pressure of the following mixture at 140。F.
12、Calculate the dew-point pressure of the mixture in Exercise 11 at 140。F.
13、The following hydrocarbon mixture has a bubble point of 600Psia at 80F. Determine the fraction of gas that will be vaporized when this liquid is differentially vaporized to 400 Psia at 80F. Use K-Values from Appendix A.
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 ，B o ，B t ，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。
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40m 3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450m 3(标准) ，地面原油2m 3，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γο=0. 89，天然气相对密度γg =0. 7，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R s ＝80(标)m 3／m 3；天然气相对密度
γg =0. 8，地面脱气油相对密度γ＝0.78；求地层油体积系数（用图版法）。 o
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V b ）。
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）。
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毫米汞柱，出口压力为1个大气压，其流量为0.020厘米3/秒，求岩样的渗透率。
假若该岩样改用气体通过它，气体的粘度为0.0175厘泊，压差为25毫米汞柱，出口压力为1个大气压，其流量为0.12厘米3/秒，试求其渗透率为若干？ 8、油层包括两个分层，一层厚4.57米，渗透率为150毫达西，另一层3.05米，渗透率为400毫达西，求平均渗透率。
9、三个分层，其渗透率分别是40、100和800毫达西，厚度为1.22、1.83和3.05
米，并且有液体作平行渗滤，假如他们的长宽都相等，其平均渗透率
Q 为多少？
10、如图，流体沿图中方向流经横向不均质的岩层（平面线性渗流），流量为Q ，总压差为，各层的长度
分别为，其渗透率分别为，试根据达西定律倒出该地层的总渗透率（并记住该公式）。
11、三个定截面的分层, 其渗透率分别为50、200和500毫达西，相应的各分层长度为12.19、3.05和22.86米，当三个层窜联组合时，其平均渗透率为多少？ 12、某一生产层从顶到底共包括3.05米厚而渗透率为350毫达西的砂层，0.10米厚及0.5毫达西的页岩，1.22米的1230毫达西的砂层，0.05米厚2.4毫达西的页岩及2.44米厚520毫达西的砂层，其垂向的平均渗透率为多少？
13、某一裂缝性石灰岩，它的基质渗透率不到1毫达西，倘若它每0.1米2层面上含75.5厘米长的裂缝, ，条裂缝的宽度为0.127毫米，那么岩样的渗透率是什么?
14、油层岩石的孔隙度为20%，渗透率为100毫达西，试计算此岩石的平均孔隙半径和比表面。
15、某石灰岩之颗粒间的渗透率小于1毫达西，然而, 它每0.1米2层面上含有10条容蚀性孔道, 每根孔道的直径为0.508毫米，假如这些孔道延伸方向与液流方向相同，求该岩层的渗透率是多少?
第七章 储层岩石的其它物理性质
1、什么叫地层因子？什么叫电阻率指数？ 2、叙述Archie 公式的意义及其应用。
第八章 储层岩石中的界面现象与润湿性
1、何谓界面张力? 其意义和单位是什么？
2、说明油气两相的界面张力随温度、压力及油中的溶解气量的增加会发生怎样的变化？并说明其原因是什么？
3、何谓润湿? 用什么表示岩石的润湿性？影响岩石润湿性的因素有哪些？ 4、测定润湿性的方法有哪些？简述各种测定方法的原理。 5、什么是润湿滞后，导致润湿滞后的主要因素有哪些？ 6、论述油水在岩石孔隙中的分布特征及其影响因素。
7、对水湿岩石，毛管力是水驱油的动力吗？水湿岩石和油湿岩石，哪个水驱的采收率高？
8、对比自吸吸入法和光学测角法测量岩石润湿性的优缺点。
第九章 储层多孔介质中的毛管压力及毛管压力曲线
1、简述毛管力曲线的特征。
2、测毛管力曲线的方法有几种? 简述各种测定方法的原理和数据处理方法。 3、简要说明油水过渡带含水饱和度的变化，并说明为什么油水过渡带比油气过渡带宽? 为什么原油密度越大，油水过渡带越宽? 4、什么是阈压？
5、简述低渗与高渗岩心毛管力曲线的差别。 6、描述油水过渡带内含水饱和度的变化规律。
7、将玻璃毛细管插入装有水的烧杯中，已知水的表面张力为72.5mN ／m ，毛管中水面与管壁的润湿角为30°，水的密度为1.0g ／cm 3，若毛细管的直径分别取r ＝10.0mm ，r l ＝1.0mm ，r 2＝0.1mm ，r 3＝0.01mm ，求不同半径的毛细管时液面上升的高度，并画出毛细管半径与液面高度的关系图。
8、若将上题中毛管插入盛有油和水的杯中，毛细管浸没于油中，油的密度为
0.87g/cm3，水的密度为1g/cm3，油水界面张力为31.8mN ／m ，润湿角均为30°，求此种情况下各毛细管中液面上升高度。
9、已知岩心孔隙体积为1.56cm 3，饱和水后用半渗隔板法测得气驱水毛管力数据列于表3中，试绘制毛管力曲线，并求出阀压、饱和度中值(Sw ＝50％) 压力及最小含水饱和度。
10、已知：水银的表面张力为470mN ／m ，水银-空气-岩石体系的润湿角为150°，油藏条件下油－水界面张力为32mN ／m ，油-水-岩石体系的润湿角为130°，油、水密度差为0.35g/cm3，由压汞曲线知饱和度中值压力为8.84×10 5Pa ，阀压为1.91×105Pa 。求：
(1)油藏条件下岩石中非润湿相饱和度为50％时，毛管压力是多少?
(2)用水的驱替所需要的最小压力是多少?
11、用半渗隔板法测某一岩样的气驱水毛管力曲线，测得：S w ＝50％时, 毛管力P cL =0.8×10 5Pa ，室内条件下水的表面张力σwg ＝72mN/m；油藏条件下，油水界面张力σwo ＝23mN/m，水的密度P w ＝1.0g/cm3，油的密度ρ。＝0.8g/cm3；自由水面海拔高度为－89O m。设油藏岩石亲水，地面、地下条件下水对岩石润湿角相同。求：
(1)含水饱和度S w =50％的面距自由水面的高度； (2)含水饱和度S w ＝50％的面的海拔高度。
12、三块岩样的毛管力曲线如图4所示，试比较三块岩样的最大孔隙的大小、分选性的好坏、主要孔道半径的大小、束缚水饱和度的大小。
图4 毛管力曲线
13、实验室内由气驱驱资料确定的J(Sw)函数如下表：
0.9 0.60 0.30 0.25 0.24 0.24 Sw 1.0
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， 油-气过渡带厚度。
第十章 孔隙介质中多相渗流特性与相对渗透率曲线
1、从微观与宏观角度入手，分析导致水驱油必然导致残余油饱和度不为零的原因。
2、简述相对渗透率曲线的特征。
3、取不同的渗透率为基数计算相对渗透率，对相对渗透率曲线特征有什么影响? 4、对于多相渗流，油相渗透率或水相渗透率的高低与什么有关？ 5、解释油、水相对渗透率之和小于绝对渗透率的原因。 6、强亲水岩心和强亲油岩心相对渗透率曲线有何区别?
7、简述低渗与高渗岩心毛管力曲线与相对渗透率曲线之间的差别。 8、何谓末端效应? 如何消除末端效应?
9、什么是波及系数？洗油效率？各与那些因素有关？10、在某砂岩上测得相对渗透率数据如下表所示。
求： （1） （2）已知原油的粘度为4.5 mPa ·s, 水的粘度为0.88mPa ·s, 油的体积系数为1.35，水的体积系数为1.05，若某井钻在油水过渡带上，射孔处地层中水的饱和度为50％，求该井地面产水率是多少？地下产水率又是多少？ 11、在砂岩岩样上测得油、水相对渗透率数据如下表：
求：（1）
（2）、如果μw=1.2cp，μo=2.0cp，计算Sw=0.644时的水的分流量fw 。 （3）、判断该岩芯的润湿性。 （4）、计算最终采