油層物理課后習(xí)題答案

1、第一章1.將氣體混合物的質(zhì)量組成換算為物質(zhì)的量的組成。氣體混合物的質(zhì)量組成如下CH40%,CH10%，CH15%，CH25%，CH10%。42638410510解：按照理想氣體計(jì)算：組分質(zhì)量組成.i/%摩爾質(zhì)量/(g*mol-1)物質(zhì)的量組成y一（】加）ii/%40160.025066.910300.0033&815440.00349.125580.004311.510700.00143.7合計(jì)1000.0374100.02已知液體混合物的質(zhì)量組成：CH10%,CH35%,CH55%.將此液體混合物的38410512質(zhì)量組成換算為物質(zhì)的量的組成。解：組分質(zhì)量組成.i/%摩爾質(zhì)量/(gmol-i

2、)/M物質(zhì)的量組成y一/川、1（/M）i1/%10440.0022714.135580.0060337.355700.0078648.6合計(jì)1000.016161003已知地面條件下天然氣各組分的體積組成：CH96.23%,CH1.85%，426CH0.83%，CH0.41%，CO0.50%，HS0.18%。若地層壓力為15MPa，3841022地層溫度為50OC。求該天然氣的以下參數(shù)：（1）視相對分子質(zhì)量；（2）相對密度；（3）壓縮因子；（4）地下密度；（5）體積系數(shù)；（6）等溫壓縮系數(shù)；（7）粘度；（8）若日產(chǎn)氣為104m3,求其地下體積。解：組分物質(zhì)的量組成y1/%/(g*mol-1)/

3、MPa/K96.23164.604190.551.85304.880305.430.83444.249369.820.41583.797425.160.50447.382304.140.18349.005373.5合計(jì)10016.8364.624196.0224（1）視相對分子質(zhì)量（2）相對密度（3）壓縮因子（4）地下密度（5）體積系數(shù)（6）等溫壓縮系數(shù)（7）粘度（8）若日產(chǎn)氣為104m3，求其地下體積。4.知常壓下天然氣各組分的體積組成：CH87.0%,CH4.0，CH1.0%，42638CH0.5%,N7.5%。若相對密度為0.88，地層壓力為15mp，地層溫度為38oC,4102求天然氣

4、的壓縮因子。組分體積組成yi/%/%8794.064.604190.554.04.324.880305.4311.084.249369.820.50.543.797425.167.51004.608198.72合計(jì)100查圖得Z0.805CH5某天然氣在溫度為93.33oC、壓力為14.06MPa時(shí)，視臨界溫度和視臨界壓力分別為225.19k和5.538MPa，在該天然氣中，HS的摩爾分?jǐn)?shù)為18.41%,CO的摩爾分?jǐn)?shù)為221.64%，試計(jì)算含HS和CO的天然氣壓縮因子。226求相對密度為0.743，地層壓力為136MPa，地層溫度為93.3OC時(shí)天然氣的壓縮因子。7在壓力為10MPa，溫度為

5、40oC的砂巖地層中儲(chǔ)藏有天然氣，其物質(zhì)的量的組成為:CH70.0%，CH6.0%，CH10.0%，CH6.3%，CH7.7%，設(shè)巖層孔隙度為4263841051220%，氣體飽和度為80%，求1m3巖層體積中的天然氣量（標(biāo)m3）解：組分組成/%/%70.04.604190.556.04.880305.4310.04.249369.826.33.797469469.6總計(jì)4.439251.64BPcTZ0.1l325(2734)05870.00635血3/標(biāo)m3)gPT1(2732)sc273t3.45814ZgP8.有一含氣層(濕氣)，其地層壓力為2MPa,地層溫度為7

6、5OC，氣體的相對密度為.7，該氣層的地下含氣體積為109m3,求該氣層的儲(chǔ)量。查z.8359天然氣的相對密度為0.70，地層溫度為99oC,地層壓力為15.64MPa，計(jì)算氣體的體積系數(shù)。1.某一地層氣體在65.55OC時(shí)，壓縮因子Z隨壓力P的變化情況和表1.0所示。表1.103.5157.03114.06121.09228.13335.1541.000.920.860.800.820.891.00試?yán)L出Z和P的關(guān)系曲線，并用圖解法確定壓力分別為7,15及28MPa處的斜率，然后再求出在這些壓力下的氣體壓縮系數(shù)。已知某氣井深4554m，地層壓力為54.141MPa，地面平均溫度為17.OC，

7、地溫梯度為.02oC/m，天然氣的壓縮因子為1.148,相對密度為0.574(干氣)，求天然氣的地下密度。t45540.0217.0108.089)MrMrM0.57428.9716.464g/molgMggaa12已知某氣井地層壓力為53.752MPa，地層溫度為105.580C，根據(jù)天然氣分析知，相對密度為.57，臨界壓力為4.762MPa，臨界溫度為192.30C，求天然氣的地下密度。1)13.氣體組成如表1.2所示。表1.2組分體積系數(shù)/%81.01.50.5若地層壓力為136MPa,地層溫度為99oC，求氣體的粘度。試估算某一凝析氣藏氣在49.2MPa和104.44

8、OC下的粘度。已知這一氣體的相對密度為0.90，并含有摩爾分?jǐn)?shù)為2%的n,4%的co和6%的hS。222天然氣的相對密度為0.743，地層壓力為13.6MPa，地層溫度為93.3OC，求天然氣的絕對粘度和運(yùn)動(dòng)粘度。某油田氣的組成如表1.3所示。表1.3組分摩爾積分0.9020.0450.0310.022若油層溫度為32oC，油層壓力為83MPa。1）求氣體的壓縮因子；2）求氣體的體積系數(shù)（3）若油井日產(chǎn)氣10000m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），它在地下所占的體積為多少？5)Z0.824）計(jì)算該氣體的壓縮系數(shù)；組分摩爾組成/%/%0.9020.01304.604190.550.0450.1124.88030

9、5.430.0310.00984.249369.820.0220.00913.797425.16合計(jì)4.588206.44計(jì)算該氣體的粘度。8.31.8094.588322731.477206.44（2）Bg3.45810（3）VBV0ggos（4）由P、T查Q得CC0.142grg（5）ginxjMii4z27口P.01042104104.2（m3）TP圖,gr/nii1i10.01258i6Paf）由P、T查得，17有一凝析氣藏。有其流體的高壓物性分析得到壓力-溫度關(guān)系如圖1.1所示，圖中A點(diǎn)代表氣藏壓力及密度。試分析：（1）此氣藏在開采過程中的相態(tài)變化；（2）為了減少凝析油的損失，可采取

10、什么措施？為什么？18.根據(jù)某油田所取油樣的高壓物性試驗(yàn)，得到如圖1.2所示的壓力溫度關(guān)系圖，油藏的壓力及溫度如A點(diǎn)所示，試說明此油藏的類型，并分析開采過程中的變化情況。19.原始?xì)怏w組成列表于表1.4中，以致原始地層壓力p=26.78MPa，地層溫度iT=346.68k。計(jì)算地層溫度下（收斂壓力p=35.0MPa，由其他資料得C的臨界溫度CV7為596.9K）。表1.4地層溫度不同壓力下的平衡常數(shù)組分地層溫度、不同壓力下的平衡常數(shù)14.062MPa21.093MPa28.124MPa0.72502.231.701.300.141101.000.970.980.08120.570.690.82

11、i-C40.02240.400.540.71n-C40.01130.350.490.69i-C50.00720.220.360.57n-C50.00490.190.320.550.00310.00350.00780.240.0920.某油井產(chǎn)物的壯值和20oC下的平衡常數(shù)見表1.5。表1.5組分20oC時(shí)不同壓力下的平衡常數(shù)5.0MPa3.0MPa1.0MPa0.1MPa0.02922.0036.70110.001100.00.2075.009.0025.00247.000.0210.901.202.8028.700.0320.380.420.908.000.0580.

12、180.170.302.500.0320.080.070.100.800.621一一一一試計(jì)算一次脫氣分離出來的液量，并對分出液量進(jìn)行對比。（已知脫氣溫度：20OC；一次脫氣壓力：0.1MPa；多級脫氣時(shí)，一、二、三、四級脫氣壓力分別為5.0，3.0，1.0，0.1MPa。）氣壓時(shí)，21.某地油層樣品，在地層條件下原始體積為310cm3,當(dāng)?shù)販亟档?5.5（C，壓力降到大液體體積減少到204cm3，并析出218103cm3氣體，計(jì)算天然氣在原油中的溶解度。V解：RsgsVgVgsVosT293T218103273-2214(標(biāo)曲1.085103標(biāo)m3/m3)22.在飽和壓力下,1m3密度為87

13、6kg/m3的原油中溶解相對密度為0.75的天然氣138m3,在飽和壓力下體積系數(shù)為1.42，求飽和壓力下原油的密度。解：油的質(zhì)量：876kg/m31m3=876kgM苗0.75gg-gM1.205aa氣的質(zhì)量：1.2050.751030.90375kg/m3gMV1.2050.75138124.72kggggM876124.721000.72飽和條件下油密度gf704.7kg/m3gfVVB11.42gfsco23.某斷塊地層壓力為22.55MPa，地層溫度為72OC，泡點(diǎn)壓力為21.84MPa，油氣分析數(shù)據(jù)表1.6和表1.7，求當(dāng)?shù)貙訅毫Ψ謩e為21.0MPa及20.0MPa時(shí)的兩相體積系數(shù)

14、。表1.6地層油的分析數(shù)據(jù)（泡點(diǎn)壓力為21.84MPa）21.8421.020.01.3111.3031.295r(m3/m3)S119.0114.2109.0表1.7天然氣的分析數(shù)據(jù)（=0.684）g組分i-CH410n-CH410i-CH512n-CH512體積分?jǐn)?shù)/%87.344.972.961.351.930.790.510.1524.某一地層油在原始壓力Pj=18.5MPa時(shí)的體積為10cm3；當(dāng)?shù)貙訅毫档?4MPa時(shí),釋放出的13.4cm3的氣體后，油的體積為8.7cm3；原油在地面脫氣后剩下的體積為7.8cm3,試求原始壓力下油的體積系數(shù)、14MPa時(shí)油的單相及兩相體積系數(shù)。解

15、：（1）Boi107.81.282(m3/m3)87（2）P14MPa,B一1.115血33）。7.825由某一地層油樣的高壓物理性質(zhì)試驗(yàn)，得出如圖1.3所示的溶解度曲線。求（1）原始溶解氣油比；（2）泡點(diǎn)壓力；（3）當(dāng)油層壓力降到12.5MPa時(shí)，從油中分出的游離氣有多少？解：（1）R106.7標(biāo)fm3）s（2）Pb17.2（5MPa）V(RR)Vgsisos(3)單位體積油中，(106.781.3)125.4標(biāo)m3；m3)26查圖版計(jì)算油藏壓力為20MPa，溫度為930C，含鹽質(zhì)量濃度為3104g/m3的地層水的壓縮系數(shù)。某油藏地面原油的密度為0.8762g/cm3,所溶解的天然氣的相對密

16、度為0.80，油層溫度為71.11OC，溶解氣油比為100m3/m3,試查圖版估算在16.6mp&下的底層油體積系數(shù)解：Glas(1980)公式：某地層油在地面脫氣的密度為0.78g/cm3，脫出氣體的相對密度為0.8,原始溶解氣油比為178m3/m3,目前油藏壓力為13.6皿卩&，油藏溫度為93oC，試查圖版確定地層油泡點(diǎn)壓力、收縮率及粘度。有一封閉未飽和油藏，如圖1.4所示，原始儲(chǔ)量在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為N(m3),原始壓力p.,i溶解氣油比為R(m3/m3)；目前壓力P低于泡點(diǎn)壓力p，累積采油為n(m3)，平均生sibp產(chǎn)氣油比(累積產(chǎn)氣與產(chǎn)油之比)為R(m3/m3),目前壓力下油、氣體積系數(shù)分

17、別為B、B,pog溶解氣油比為R(m3/m3),試寫出下列平衡表達(dá)式(不考慮巖石及束縛水彈性)：S原始溶解氣量=采出氣量+目前溶解氣量+自由氣量解：NRRN(NN)RNB(NN)B/BsiPPpsoipoga/t-vV第二章1.某巖樣的粒度組成如表2.1所示，其孔隙度=25.9%,取校正系數(shù)C=1.3,試計(jì)算巖樣的比面值。表2.1顆粒直徑/mm0.3質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%421068662解：顆粒直徑/mm0.3平均直徑/mm0.010.0170.0670.120.1710.240.3質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%421068662解：每個(gè)小球的表面積為D2，每個(gè)小球的體積為D362試證明等徑球形顆粒正排列理想原始的孔隙

18、度=47.5%。證明：設(shè)模型邊長為L,每邊均排列直徑為D的小球n個(gè)3設(shè)有一塊干凈巖樣，在空氣中的質(zhì)量w27.760g，飽和煤油后在煤油空氣中的質(zhì)量1W30.665g，飽和煤油后在煤油中的質(zhì)量W19.178g，煤油的密度為0.876g/m3，試求23該巖樣的孔隙度。解:V空隙WW21o30.66527.7600.8763.3162(cm3)巖石受到的浮力等于其排開液體的重量。骨架WWI3WWV濕浮外表WW2330.66519.1780.876o13.1130(cm3)20%，束縛水飽和度oo4設(shè)一油藏含油面積A=10km2，油層有效厚度h10m，孔隙度S20%,在P15.50MPa下原油體積系數(shù)

19、B1.02，在泡點(diǎn)壓力p10.0MPa下原油體wiioib積系數(shù)B1.025,考慮了束縛水在內(nèi)的巖石的壓縮系數(shù)C2104MPa1（p間P的平均obfib值）,試計(jì)算油藏的儲(chǔ)量,綜合壓縮系數(shù)（pP之間）和彈性儲(chǔ)量。ibVAh（1S）Bwioi（1）儲(chǔ)量101061020%120%）/1.021.57107地面m3）（2）（3）彈性儲(chǔ)量5已知某一過飽和油藏中含束縛水為24%,測得油,水及巖石的壓縮系數(shù)分別為C70104MPa1,C4.5104MPa1,C1.4104MPa1,油藏的孔隙度為27%,試owf求該油藏的綜合壓縮系數(shù)。解：CC（CSCS）fooww=1.410427%（124%）7010

20、424%4.5104=16.061046設(shè)第五題中油藏含油體積為15106m3（原始壓力下），原始壓力為27.0MPa，泡點(diǎn)壓力為21.3MPa，泡點(diǎn)壓力下油的體積系數(shù)為1.2,試計(jì)算該油藏的彈性采油量。解：vCV(PP)/Bibob=16.0610415106(2721.3)/1.2=1.144105(cm3)7.油藏的巖層壓縮系數(shù)為8.5104MPa1，水的壓縮系數(shù)為4.27104MPa1，油的壓縮系數(shù)為17.07104MPa1，氣體的壓縮系數(shù)為213.34104MPa1，束縛水飽和度為25%，氣體飽和度為5%，孔隙度為20%，試計(jì)算該油藏的綜合壓縮系數(shù)。解：CC(CSCSCS)pooww

21、gg=8.53104+25%4.271045%213.34104(125%5%)17.07104=32.2135104(1MPa)8設(shè)一直徑為2.5cm，長為60cm的圓柱形巖心在03MPa的壓差下，通入粘度為2.5mPas的油且流量為0.8cm3/s，巖心被該巖樣100%飽和，求該巖樣的滲透率。QL0.82.56解：K0.815(m2)AP2.52349對于第8題中的巖心，若該用粘度為075mPas的鹽水100%飽和，試求05MPa壓差下鹽水的流量。解：QKAPF03395了2馬50.752.54.444(3；)10在上游壓力0113MPa和下游壓力01MPa的壓差作用下，粘度為0018mP

22、as的空氣通過直徑為2.5cm，長度為2.8cm的圓柱形巖心，流量為0.514cm3/s，求巖心的氣體滲透率。2QL20.51410.0182.8解：Kg。0.038(m2)A(P12P22)-2.521.13212)411已知巖心截面積為49cm2，長為3cm，氣測滲透率的數(shù)據(jù)見表22,測試溫度200C，空氣粘度0.0182mPas,出壓力0.0979MPa，試求巖心的等效流體滲透率。表2.2序號1234入壓力/(10-1MPa)942.41.5出流量383.6119.548.918.6(cm3/s)f徑為1in12設(shè)長度均一的100根內(nèi)徑為002in的毛管和502根內(nèi)徑0.01in的毛管，

23、裝在一根半解：K11002.542(0.02(22.54)480.6(m2)的管子中，毛管間孔隙填滿石蠟，滲流只發(fā)生在毛管中，求模型的滲透率。13根據(jù)Kozeny方程推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)測量比面公式。推導(dǎo)中采用國際單位，取Kozeny常數(shù)為5。14設(shè)一油基泥漿取巖樣蒸餾洗油前質(zhì)量w100g,洗油烘干后質(zhì)量W92g,蒸餾出水12的體積V4cm3，巖石密度2g/cm3，原油密度0.8162g/cm3，巖石孔隙度25%。w1計(jì)算：1)巖石的含油，含水飽和度；2)若水體積系數(shù)B1.03，求巖石在原始油藏條件下的含油飽和度。wV4.9008油卜42.6%V4625%fVB41.031S1一1-wcV4625%www

24、12wo10092410.81621)Soo2)Soioif15已知某巖石孔隙度為20%，滲透率為0.54.9008cm364.2%m2，試求巖石的平均孔隙度和比面8K：80.5解：r4.472(m)0.216某一油層包括兩個(gè)沙層：一層厚4.57m，滲透率為150103m2；另一層厚3.05m，滲透率為400103m2，求油層平均滲透率。解：QQQ1217某油層橫向滲透率為分布不均勻，分別為0.05,0.2和0.5m2，相應(yīng)各層高度分別為12.19,3.05和2286m，求油層的平均滲透率。18某一裂縫性石灰?guī)r，其基質(zhì)滲透率小于m21.0103，裂縫密度為20條/m2，平均裂縫寬度為0.127

25、mm，長度為32cm。假設(shè)裂縫方向與液流方向相同，求裂縫的滲透率是多少？解：Kfnb3l20TDil11080.12710333210412：-0925(m2)A/t-T第三章1如圖3.1所示，將三塊性質(zhì)相同的巖石放在水中，畫出油滴在各個(gè)表面上的形狀，并判斷巖石表面的潤濕性。2三支不同半徑的毛管(r1.0mm,r0.1mm,r0.01mm)插在同一杯水中，測出水的123表面張力為72.3mN/m，三支毛管中的水面與毛管壁的潤濕角為30o，水的密度為1.0g/cm3，求這三支毛管中水面上升的高度。解：p2cosghcrw將第2題中的三根毛管插入盛有油和水的杯中(浸沒于油中)，油的密度為0.87g

26、/cm3，水的密度為lg/cm3,并測的油水界面張力為33mN/m，潤濕角均為30,求這二支毛管中的水面上升高度。解：hP2cosc()gr()gwowo60o30o如圖3.2所示，一毛管中存在一氣泡，氣泡靜止時(shí)測得油氣界面與毛管壁的潤濕角為45o對毛管一端加壓，使氣泡移動(dòng)，移動(dòng)開始時(shí)測得潤濕角分別是若油氣界面張力為24mN/m,毛管內(nèi)半徑為0.1mN/m,試求使氣泡移動(dòng)時(shí)所加的附加壓差。(不計(jì)氣泡對管壁垂向的毛管效應(yīng)產(chǎn)生的阻力)2224103解：P(cos0.5)(cos4500.5)99.4(P)c1r0.1103a如圖3.3所示是一變截面毛細(xì)管，r0.1cm,r1cm，有一氣泡欲通過窄口

27、，氣泡兩端為12原油。測得油氣界面的界面張力為21.8mN/m,接觸窄產(chǎn)生最大變形時(shí)的接觸角分別是15o，90o(曲面趨于平面)，計(jì)算氣泡通過窄口時(shí)產(chǎn)生的最大阻力。12P2(丄丄)2亠叫)c3RRrr解：1212cos150cos900221.8103()42.11(N/m2)0.11021102用半滲隔板法測得的某巖樣的氣驅(qū)水毛管力數(shù)據(jù)列于表3.1中，試根據(jù)該表繪制毛管力曲線，并求出閾壓、飽和度中值壓力(S50%)及最小含水飽和度。W表3.1序號12345678910毛管力/mmHg1020307090140180280400742刻度管讀數(shù)/mL00.0960.1800.3120.8971

28、.3311.6211.7571.8441.845序號12345678910毛管力/mmHg1020307090140180280400742(105P)a0.01330.02660.04000.09330.12000.1870.240.370.530.989刻度管讀數(shù)/mL00.0960.1800.3120.8971.3311.6211.7571.8441.84504.89.015.644.8566.5581.187.8592.292.257.已知下列資料：水銀的表面張力為480mN/m，水銀空氣-巖石體系的潤濕角為160o，油藏條件下油水界面張力為30mN/m，油-水-巖石體系的潤濕角為13

29、9o，油、水密度差為0.4g/cm3，有壓汞曲線知飽和度中值壓力為9.84105Pa，閾壓為2.11105Pa。求：(1)油藏條件下巖石中非潤濕相飽和度為50%時(shí)，油水相壓力差是多少？解：Pcos2cos解：P一1()gh一2cLrwo1rHg。沉P2w，COS”。c50Hgrc50wor(2)引起水的驅(qū)替所需要的最小壓力是多少？2cOS30cOS1390解：P一wo4P2.111051.059104(P)c最小cosT480cos160oaHgHf8在室內(nèi)用半滲隔板法測某一油藏巖樣的氣驅(qū)水毛管力曲線，測得S50%時(shí)，毛管力Wp0.6105Pap,室內(nèi)條件下水的表面張力72mN/m；油藏條件下

30、，油水界面cLwg張力24mN/m，水的密度1.088g/cm3，油的密度0.848g/cm3；自由水wowo面海拔高度為-1000m，油藏巖石親水，地面，地下條件下水對巖石潤濕角相同。求：(1)該油藏在S50%的含水飽和度面距自由水面的距離；Wcos224103cos2)g272103coswo0.61058.50(m)(1.0880.848)1039.850%面的海拔高度。（2）含水飽和度sW9.某巖樣由毛管力資料得到油排水的閾壓為0.42105Pa，而空氣排油的閾壓為0.46105Pa測得油-水界面張力為280mN/m樣的潤濕指數(shù)和視接觸角，并判斷其潤濕性。空氣-油界面張力為249mN/

31、m，求該巖解：WcoswocosogPTwoogPTogwo0.421052491030.8120.4610528010310.實(shí)驗(yàn)測得三塊巖樣的毛管力曲線如圖3.4所示，試比較三塊巖樣的最大孔隙的大小、分選性的好壞、主要孔道半徑的大小、束縛水飽和度的大小。解：最大孔隙：cab分選性：abc主要喉道半徑：acb束縛水飽和度：acb11.圖3.5是實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用空氣驅(qū)水測得某油層的四塊巖樣的毛管力曲線，并測得水-空氣的界面張力72.8mN/m，0。，巖樣數(shù)據(jù)見表3.2。試?yán)肑（S）函數(shù)平均上述毛管力W曲線，并繪出k166103m2,0.208的小層的毛管力曲線。表3.2巖樣編號1234滲透率/(1

32、03m2)15.234.0157596孔隙度/%14.717.420.827.512采用恒溫法測定巖石相對滲透率，已知巖樣長15cm，橫截面積4.9cm2,驅(qū)動(dòng)壓差2105Pa，油的粘度為3mPas,水的粘度為1mPas,含水飽和度與油、水流量的關(guān)系列于表3.3中。求：1）繪出相對滲透率曲線（巖樣的絕對滲透率為1.2m2）；2）確定束縛水飽和度幾殘余油飽和度。表3.3S/%W80706050403020Q(cm3/s,)W0.5490.3360.2020.0450.0450.0110.000S(cm3/s,)o0.0000.0260.0670.1090.1490.2130.261解：L15cmA4.9cm2P2105P3mPs1mPsaoawa807060504030200.5490.3360.2020.1010.0450.0110.0000.0000.0260.0670.1090.1490.2130.2610.840/0.7000.514/0.4290.309/0