油层物理西安石油大学

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1、油层物理复习资料一名词解释1. 砂岩的粒度组成：不同粒径范围（粒级）占全部颗粒的百分数（含量），通常用质量百分 数表示。2. 泡点压力：温度一定时，压力降低过程中开始从液相中分离出第一批气泡时的压力。3. 露点压力：温度一定时，压力降低过程中开始从气相中凝结出第一批液滴是的压力。4. 比面：单位体积岩石内孔隙总内表面积或单位体积岩石内岩石骨架的总表面积。5岩石的绝对孔隙度：岩石的总孔隙体积Va与岩石外表体积Vb之比。6岩石的有效孔隙度：岩石中有效孔隙的体积Ve与岩石外表体积Vb之比。7岩石的流动孔隙度：在含油岩石中，可流动的孔隙体积Vf与岩石外表体积Vb之比。8流体饱和度：当储层岩石孔隙中同时

2、存在多种流体（原油、地层水或天然气）时，岩石孔隙被多种流体所饱和，某种流体所占的体积百分数称为该种流体的流体饱和度。9原始水饱和度（束缚水饱和度）：油藏投入开发前储层岩石孔隙空间中原始含水体积Vwiwi和岩石孔隙体积Vp的比值。10. 原始含油饱和度：地层中原始状态下含油体积Voi与岩石孔隙体积Vp之比。11. 残余油饱和度：经过某一采油方法或驱替作用后，仍然不能采出而残留于油层空隙中的原油称为残余油，其体积在岩石孔隙中所占体积的百分数称为残余油饱和度。12. 剩余油：一个油藏经过某一采油方法开采后，仍不能采出的地下原油。13闪蒸分离（一次脱气）：在等温条件下，压力逐渐降低到指定分离压力，待体

3、系达到平衡 之后，一次性的排出从原油中脱出的气体的分离方式。14. 差异分离（多级脱气）：在脫气过程中，分几次降低压力，直到指定压力为止，每次降低 压力时，分离出来的气体及时排出。15. 微分分离：脫气过程中，微小降压后立即将从油中分离出的气体放掉，保持体系始终处于泡点分离状态，使气液脱离接触，即不断降压，不断排气，系统组成不断地变化。16矿化度：水中矿物盐的总浓度。17. 表面活性剂：能够自发的吸附到两相界面而且能够急剧降低界面张力的物质。18. 两相界面层的自由表面能：表面层分子立场的不平衡使得这些表面层分子储存了多余的 能量，我们把这种能量称为自由能，这就是两相界面层的自由表面能。19.

4、 自由界面能：界面上的分子比相内部分子储存有多余的能量。20. 润湿相：当不相混两相流体与岩石固体接触时，能延岩石表面铺开的那一相称为润湿相。21. 接触角：通过液-液-固（或气-液-固）三相交点做液-液（或液-气）界面的切线，切线与 固-液界面之间的夹角称为接触角。22. 润湿反转：固体表面在活性物质吸附作用下润湿性发生转化的现象。23. 静润湿滞后：随润湿先后次序不同而润湿角改变的现象为静润湿滞后。24. 动润湿滞后：由于油、水界面各处运动速度不同而使接触角发生变化的现象称为动润湿 滞后。25. 毛管力：毛细管中产生的液面上升或下降的曲面附加压力。26. 绝对渗透率：岩石中 100%被一种

5、流体所饱和时测定的渗透率。27. 相渗透率：当岩石中有两种以上流体共流时，其中某一项流体通过能力称为某相的相渗 透率。28. 相对渗透率：多相流体共存时，每一相流体有效孔隙度与一个基准渗透率的比值。29. 流度：流体的有效渗透率与其粘度的比值，表示了该相流体流动的难易程度。30. 产水率：油水同产时产水量与总产液量的比值。4-4 - H二简答1. 苏林水型：(1) 硫酸钠型：代表大陆冲刷环境条件下形成的水；(2) 重碳酸钠型：代表陆相沉积环境下形成的水；(3) 氯化镁型：代表海洋环境下形成的水；(4) 氯化钙型：代表深层封闭构造环境下形成的水。2. 岩石孔隙按大小分为：(1) 超毛细管孔隙：孔

6、隙直径大于0.5mm或裂缝宽度大于0.25的孔隙；(2) 毛细管孔隙：孔隙直径介于0.50.0002mm之间或裂缝宽度介于0.250.0001mm之间 的孔隙；(3) 微毛细管孔隙：孔隙直径小于0.0002mm、裂缝宽度小于0.0001mm的孔隙。3. 影响孔隙度大小因素：(1)颗粒的大小及排列方式(2)颗粒的分选性(3)岩石的矿物成 分与胶结物质(4)埋藏深度与压实作用(5)成岩后生作用4. 油气藏类型的判断 判断油气藏的类型，实质是根据油藏原始条件(温度及压力)与临界点相对位置的关系来进 行。实际上，油气藏烃类体系组成不同时，其相图的形状和位置也将变化，随着体系中重烃 含量的增加，相包络线

7、位置相右下方偏移，相包络线上临界点的位置及油藏的温度，压力决 定了油气藏流体类型，即油气藏类型。5. 单、双、多组分相图的基本特征 单组份相图：(1)一条线：饱和蒸汽压线；(2)两个区：液相区和气象区；(3)一个点： C 点(临界点)双组分相图：( 2)两条线：包络线：露点线和泡点线；等液量线(2)三区：液相，气液共 存相，气相；(3)三点：临界点C,临界凝析温度CT，临界凝析压力Cp 多组分相图：(1)两线：包络线：露点线和泡点线；等液量线； (2)三区：液相，气液共存相， 气相；三点：临界点C,临界凝析温度CT，临界凝析压力Cp； (4)特殊相区：等温逆行区； 等压逆行区。6. 毛管压力曲

8、线的特征(1) 阈压或称排驱压力PT阈压是指非湿相开始进入岩样时的最小压力，它对应于岩样最大 孔隙的毛管压力。岩石渗透性好，孔隙半径大，排驱压力PT较低，表明岩石物性较好，反 之亦然。因此由排驱压力的大小，可评价岩石渗透性的好坏。利用PT值还可确定岩石最大 孔隙半径并判断岩石的润湿性。(2) 饱和度中值压力 Pc50 饱和度中值是指在驱替毛管压力曲线上饱和度为50时相应的 毛管压力值。此时对应的孔道半径是饱和度中值孔道半径 r50 简称为饱和度中值半径。 Pc50 值越小 r50 越大，表明岩石的孔渗特性越好。如果岩石的孔隙大小分布接近正态分布， r50 可粗略地视为岩石的平均孔道半径。(3)

9、 最小湿相饱和度 Smin 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。如果岩石亲水，则最小湿相饱和度代表了束缚水饱和度。反之，若岩石亲 油，则Smin代表了残余残余油饱和度。最小湿相饱和度实际上是反映岩石孔隙结构的一个 指标，岩石物性越好，其值越小。另外Smin值还取决于仪器的最高压力。当毛管压力曲线 的陡峭段不平行压力轴时，仍把它作为束缚水饱和度来考虑会造成误差，特别对于低孔隙， 低渗透的岩样，其误差会更大。7. 影响岩石渗透率的因素(1) 沉积作用：(a)岩石骨架构成，岩石构造岩石的颗粒粒度，颗粒分选型，胶结物和 层理等特性对渗透率均有影响，岩石构造对渗透率

10、影响很大。对于碳酸盐岩来说，只具有原 生孔隙的碳酸盐岩其水平渗透率大于垂向渗透率，而具有次生裂缝的碳酸盐岩其垂向渗透率 可能会大于水平渗透率。（b）岩石孔隙结构的影响粒度细，孔隙半径小，则岩石比面大，渗 透率低。孔隙的连通性，迂曲度，内壁粗糙度等对岩石的渗透性也有影响。岩石比面大小也 取决于组成砂岩的粒度和孔隙半径。岩石的渗透率越低则束缚水饱和度就越高。（2）成岩作用:（a）地层静压力的影响作用于岩样上的有效覆盖越大，测得的渗透率越小，有 效覆压在一定范围内时，渗透率就急剧下降。对泥质砂岩，其渗透率减小更明显。压实作用 主要使孔隙通道急剧变小，孔吼比急剧增加且曲折度增大，因而渗透率大大降低（b

11、）胶结 作用 胶结物质的沉淀和胶结作用使孔隙通道变小，孔吼比增加，粗糙度增大，因而使渗透 率降低。（c）溶蚀作用溶蚀作用使孔隙度增大，但对于渗透率来说，有的可能增大有时增 大不显著（这是因为溶蚀作用的次生孔隙一般很不规则，孔吼比和曲折度大（4）构造作用与其他作用: 构造作用形成的断裂和裂隙使储层孔隙度和渗透率均增大（特别是 对碳酸盐岩储层，可能使原本非渗透的碳酸盐岩储层变为具有高，中渗透率的储层（流体或 多或少地会与岩石发生物理和化学作用，流体的性质影响渗透率（8. 应用气体滑动效应所解释的现象（1）同一岩石的气测渗透率大于液测的岩石渗透率（液测时孔隙壁上不流动的液膜占去了 一部分流动通道（气

12、测时是由于气体滑动现象的存在，使得管壁处的气体也参加流动，与液 测时相比岩石孔道提供了更大的孔隙流动空间，因此气测渗透率一般比液测渗透率大，由于 气测时岩石整个孔道都是气体的流通空间，因此气测法测出的岩石渗透率更能真实反映出岩 石的渗透性（2）平均压力越小，所测渗透率值Kg越大。 平均压力越小，气体密度越小，气体分子间的相互碰撞就越少，这就使得气体更易流动：“气 体滑脱现象”也就越严重，因此测出的渗透率值大（反之，如果平均压力增大，气体滑动效 应逐渐消失，则渗透率减小（3）不同气体所测得渗透率值不同（气体的滑脱效应还与气体的性质有关（不同气体其分 子量不同，分子直径不同，自由行程也不同（使得滑

13、脱系数b不同（分子量小，则b大，滑 脱效应严重（4）延时不同，气测Kg与液测K差值大小不同。只有在气体分子的平均自由行程和它流 动所在的孔道直径相当时，气体滑动的这一微观机理才可能表现出来，滑动所造成的影响也 才会突显出来（致密岩心的孔道半径r小，滑脱因子大，因此滑脱效应严重（高渗岩心孔道 直径比气体分子自由行程大很多气体本身很容易流动，因此滑脱现象不明显（纵上所述可知， 气体滑脱现象对气测渗透率有较大的影响，特别是对于低渗透岩石，在低压下测定时影响更 大（8.达西定律达西定律：Q=KAAP/uL式中 Q在压差AP下通过砂柱的流量，cm3/s；A砂柱截面积，cm3 ； L砂柱长度，cm；卩通过

14、砂柱的流体粘度，mPa.s；AP流体通过砂柱前后的压力差，10-iMPa； K比例系数，称为该孔隙介质的绝对渗透率（ 达西定律的适用条件：单相流体；线性渗流；流体与岩石不发生物化反应。9. 气体滑脱效应 气测渗透率时，由于气固间的分子作用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，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“气体滑脱效应”，又 称“气体滑动效应”（10. 储层岩石润湿性的影响因素（1）岩石的矿物组成 油藏岩石主要为砂岩和碳酸盐岩两类。因为构成砂岩矿物组成的多样性，使得砂岩表面性质

15、， 润湿性要比碳酸盐复杂的多。根据润湿性的定义，可将岩石矿物分为两类：一类是亲水矿物， 水滴在这些矿物表面上的润湿接触角090；另一类是亲油的矿物。粘土矿物对岩石的润 湿性影响较大，故泥质胶结物的存在会增加岩石的亲水性。而含有铁的粘土矿物，可以使岩 石局部表面向亲油方向转变。（2）油藏流体组成的影响 原油的组成非常复杂，按对润湿性的影响其物质可分为三类：非极性的烃类;含有极性的氧， 硫，氮的化合物；原油中的极性物质或活性物质。原油中烃类所含碳原子数越多，接触角就 越大。在同一表面上，油的性质不同，起润湿性可能为亲水性，也可能为亲油性。（3）表面活性物质的影响 表面活性物质吸附到岩石表面，可以使

16、岩石的润湿性发生变化，甚至润湿反转，因此它对岩 石润湿性的影响比极性物质的影响还要大。地层水中的表面活性物质能吸附于岩石表面上， 吸附量会随水中的电解质的增加而减少。另外，存在于水中的某些金属离子也会改变岩石的 润湿性。（4）岩石孔隙表面的非均质性及粗糙度的影响 实际岩石孔隙或者岩石表面粗糙不平，导致了各处的表面能的不均匀，因此岩石的润湿性在 各处也有差异，出现斑状润湿和混合润湿。润湿性与孔隙结构，温度，压力等也有一定关系。11. 相对渗透率曲线特征（1）两条曲线两条曲线是指润湿相对渗透率曲线，非润湿相对渗透率曲线。两条曲线成X型交叉，纵坐 标为两相各自的相对渗透率Kri，横坐标为湿相饱和度，

17、或非湿相饱和度。（2）三个区域A区为单相油流区。这一曲线特征是由岩石中油水分布和流动情况所决定的。因为对于亲水 岩石，但含水饱和度很小时，水分布在岩石颗粒表面及孔隙的边，角，狭窄部分，而油则处 于大的流通孔隙中，因而水对油的流动影响很小，油的相对渗透率降低很小。分布在孔隙的 边，角及颗粒表面的水仍处于非连续相，不能流动，因而称为束缚水。此时饱和度称为束缚 水饱和度 SWI, ,小于此饱和度水不能流动，也称为共存水饱和度或残余水饱和度等。 B 区为 油水同流区。曲线特征为：随含水饱和度SW的逐渐增大，水相相对渗透率Krw增加，而油 相相对渗透率Kro下降。C区为纯水流动区、非润湿相的饱和度小于残

18、余油饱和度Sor，非 润湿相的失去了宏观流动性，油相相对渗透率Kro=0;与此同时润湿相占据了几乎所有的主 要通道，非润湿相已失去连续性而分散成油滴分布于湿相水中并滞留于孔隙内。这些油滴由 于贾敏效益对造成很大阻力，因而出现，含油饱和度越大，分散油滴越多，对水流造成的阻 力越大，水相的相对渗透率离 100%越远；反之亦然。（3）四个特征点四个特征点分别是束缚水饱和度SWI点，残余油饱和度SOR点，残余油饱和度下水相相对渗 透率Krw点，两条曲线的交点。（4）湿相-非湿相体系相对渗透率曲线的共同特征（a）对两相流体，无论湿相还是非湿相，都存在一个开始流动的最低饱和度，当流体饱和 度小于最低饱和度

19、时，流体不能流动。湿相的最低饱和度值大于非湿相最低饱和度。（b）两相渗流时，由于毛细管压力产生的贾敏效应，使两相流体的渗滤能力都降低了，故 两相流体的相对渗透率之和小于1； Krw+Kro为最小值时，两相相对渗透率相等。（c）无论润湿相还是非润湿相，随着本身饱和度增加，相对渗透率增加，但非润湿相相对 渗透率随饱和度增加的速率比润湿相要快。12. 影响相对渗透率的因素(1)岩石孔隙结构的影响 由于流体饱和度分布及流动的渠道直接与孔隙大小分布有关，岩石中各相流动阻力大小不 同，因此岩石孔隙的大小，几何形态及其组合特征，就是直接影响岩石的相对渗透率曲线 (2)岩石润湿性的影响岩石的润湿性对相对渗透率

20、曲线的特征影响较大，一般岩石从强润湿到强非润湿时，非润湿 相的相对渗透率将依次降低；相反，润湿相的相对渗透率将依次升高。(3)流体物性(a) 流体粘度的影响：由于润湿相在固体表面吸附的那部分液体可视作一层润湿膜，当非润 湿相粘度很大时在其上流动，。当非润湿粘度较大时，就处于滑动效应，因而其相对渗透率 增高了。(b) 流体中表面的活性物质的影响：分散体系于油水中的极性化合物的多少，这些物质的变 化使油水界面张力，流体在岩石表面上的吸附作用发生变化。(4) 油水饱和顺序的影响 油水顺序不同，会影响流体在岩石孔道中的分布，润湿特征及其毛管压力特征也都会产生滞 后现象。(5) 温度对相对渗透率曲线的影

21、响 由于温度升高，分子热运动增大，结果使得原油粘度降低，岩石表面吸附层变薄，流动孔道 增大，流动阻力降低，因而使得油相相对渗透率有所提高。(6) 驱动因素影响三计算1.已知一干岩样的质量为32.0038g,饱和煤油后在煤油中称得质量为22.2946g,饱和煤油 的岩样在空气中的质量为33.8973g,求该岩样的的孔隙体积，孔隙度和岩样的视密度。(注： 煤油的密度为0.8045g/cm3，视密度=骨架质量W干/岩石外表体积Vb)。解：Vb=(33.8973-2202946)/0.8045=14.42225cm3Vp=(33.8973-32.0038)/0.8045=2.3536cmB二 V/ V

22、b=0.1632P =32.0038/14.42225=2.219057g/cm3p b视2有一岩样含油水时的质量为8.1169g，经抽提后得到0.3cm3的水。该岩样烘干后的质量为 7.2221g。饱和煤油的岩样在空气中的质量为8.0535g，饱和煤油后在煤油中称得质量为 5.7561g。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2.65g/cm3, 水的密度为1.0051g/cm3)解：=(8. 0535-7.2221) / (8.0535-5.7561) =0.361887m =8.119-1.0051*0.3-7.2221=0.59327g油V =0.59327/0.

23、876=0.67725cm3油V =0.3 cm3V =7. 2221/2.65=2.72532 cm3水岩石V =2.72532*0.361887=0.9863 cm3孔S =0.3/0.9863=0.3042水S =0.67725/0.9863=0.6867油S =1-S -S =0.0091气水 油3.岩样长10cm，截面积2cm2,在1.5大气压的压差下，通过粘度为2.5cP的油，气流量为 0.0080cm3/s,假若岩样为油100%的饱和，试问其绝对渗透率为多少？在同一岩样中，若岩 样100%的为粘度等于0.75cP的水所饱和，试问在2.5大气压的压差下其流量为多少？解：K=Q 卩 L/A A P=0.0080*2.5*10/2*1.5=0.067DQ=KA AP/u L=0.067*2*2.5/0.75*10=0.045 cm3/s