西南石油大学油层物理复习资料3

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第三章
多相流体的渗流机理
１、自由表面能是如何产生的？它存在的条件、范畴及大小有哪些 因素来决定？如何影响？ ２、什么是表面能力？它表现了怎样的物理意义？ ３、油藏流体的表面能力随地层压力、温度、天然气在原油（或水） 中的溶解度的变化规律如何？ ４、 对一个实际问题具体的研究方法应怎样的？结合上题的结论说 明这些结论在油田开发中对我们有何指导意义？ ５、测定表面能力的方法有哪些？测定方法的基本原理是什么？ ６、什么是吸附现象？什么是活性剂？ ７、 通常在理论上是如何描述活性剂在两相界面处的吸附量的？其结 论对实际有何指导意义？ ８、 什么是润湿？什么是润湿性？影响润湿性的因素有哪些？如何影 响？ ９、润湿程度是如何规定的？如何根据它划分亲水、亲油、中性岩 石？ 10、润湿的实质是什么？如果要改变油藏的润湿性，以其实质来讲， 应怎么办？进而提出实现这个条件的具体措施。 11、何谓润湿滞后？什么是前进角和后退角？ 12、润湿滞后的实质是什么？其影响因素有哪些？如何影响？ 13、润湿滞后在油气田开发中是有利还是不利？为什么？如果不利， 如何降低其影响？
14、什么是静润湿滞后？什么是动润湿滞后？各举一例说明。 15、油、气、水在油藏中的微观分布状况如何（对亲水、亲油岩石分 别说明，然后总结出规律）？其分布状况与什么因素有关？ 16、据上题，对亲水、亲油岩石的残余油分布状况，你认为应采取什 么方法有可能把这些残余油在采到地面？ 17、何谓饱和历史？它对油和水的微观分布有何影响？ 18、 岩石润湿性的测定方法有哪些？各有何特点？你认为最接近油田 实际情况的润湿性测定方法是哪种？然后设计实现该法的具体流 程和步骤 19.假设在多孔介质中进行一水驱油的活塞式过程，那么在亲水，亲 油岩石中，如果 S w = S 0 =50%，此时水在那种岩石中易流动？ 20.如何建立毛管压力的概念？怎样从力的三要素上分析任意曲面的 附加压力？ 21.试推导出任意曲面的附加压力 Pe 的计算公式推出球面和柱面某点 处的附加压力（或曲面两边的压差） 。 2
2.试推导出任意 两相流体界面在毛细管中引起的高度。 23.对多孔介质中，流体受到的毛管力的大小与什么因素有关？ 24.如何分析一液珠运动时所受到的各种阻力效应？ 25.何谓贾敏效应？在油田开发过程中如何扬长避短？ 26.试述润湿性在油田开发过程中的作用？ 27.通常测定毛管压力曲线的方

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法有哪些？各自有什么特点？并绘制 出相应方法的测定仪器的流程示意图。
28.驱替过程和吮吸过程是如何规定的？它们会怎样影响毛管压力曲 线？ 29.对于一条实测的毛管压力曲线，应该分析哪几个主要特征（或参 数）？ 30.怎样利用某一实验测得的毛管压力资料来研究孔隙大小分布规 律？ 31.试分析出毛管压力曲线与孔隙大小分布曲线（或孔隙大小累计分 布曲线在位置上和形状上的相应关系） 32.怎样确定油藏中自由水面和油水接触面？如何确定含油水过渡带 的含水饱和度变化规律？ 33.综合叙述毛管压力曲线的用途。 34.何谓有效渗透率？何谓相对渗透率？ 35.何谓流速？何谓流度比？ 36.共存水饱和度（或平衡饱和度）是如何规定的？它在油藏的束缚 饱和度是问同一概念？ 37.如何利用相对渗透率曲线确定残余油饱和度？怎样估算采收率？ 38.强亲水岩石与强亲油岩石的相对渗透率曲线相对比，各自有何特 点？为什么？ 39.试根据相对渗透率曲线分析下式中饱和度 S w 的值域：
Ko =ae Kw
40.怎样理解油井产水变化规律——“两头慢中间快”？ 41.你能否根据“微观渗流机理”理解：
（1）注水采油必然会导致油水同产现象？ （2）水驱采油和气驱采油的原油采收率总是小于 100%的？ 42.相对渗透率曲线的测定方法有几种？它们各自的测量原理及特点 是什么？ 43.稳态法测定相对渗透率曲线的难点和关键是什么？如何解决？ 44.如何解释相对渗透率曲线？油水相对渗透率的应用范围是怎样 的？ 45.什么是末端效应？如何判断和计算在什么范围内存在末端效应？ 46.从某气井所取天然气样分析得知，甲烷含量达 97.19%，该井底层 压力为 54.414Mpa， 地层温度为 10.818 摄氏度， 试估计地下气水表 面张力维多大？ 47.有一地层油样和水样，在大气压力和 20 摄氏度的条件下，用最大 压力法测定界面张力，得液体压力计的液柱高度为 5.53cm，该仪 器常数为 6.33，求地面及地下油水界面的张力。已知地层压力 12Mpa，地层温度为 46 摄氏度。 48.根据下列自吸实验资料，试判断岩样的润湿性： 岩样编号 1 2 3 4 平均吸水量% 36.1 5.7 17.7 21.1 平均吸水量% 4.3 44.2 42.0 0
49.据实验测得，在常温压下水的表面能力为 72.9%达西/厘米。当水
滴在某一固体上时，测得接触角 θ =60 摄氏度，试求该固体对水的 附着力。 50.有
三支不同半径的毛细管（ γ 1 =1mm，γ 2 =0.1mm，γ 3 =0.01mm）插 在同一盒水中，测出水的表面张力为 72 达西/厘米，三支毛管中的 水面与毛管壁夹角（即接触角）都为 30 摄氏度，试分别求出三支 毛细管中水面上升高度。 （取水的密度为 1 克/厘米 3） 51.

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如果在上题中，水面上改用密度为 0.87g/cm3 的原油，并测得油水 界面张力为 3 达西/厘米 3，接触角均为 30 度，试分别求出这时三 并假设水面的 支毛细管中水面上升的高度 （取水的密度为 1g/cm3， 油深和毛细管长都远远超过水面在毛管中的上升高度） 。 52.在 50 题中，把盒中的 水换成原油。原油密度为.87g/cm3，原油的 表面张力 28.5 达西/厘米 3， 试分别求出这时三支毛细管中水面上升 的高度。对比 50.52 三题的结果，可得出什么结论？ 1. 在意毛细管中存在一滴水，水滴静止时测得水面与毛管壁的夹角 为 135 度。对毛管加气压（另一端通大气） ，使水滴移动，移动开 始时测得接触角分别是 θ ' =150 度，θ " =120 度，若水的表面张力为 72.8 达西/厘米，毛管内半径为 0.1mm，试求水滴移动所加的外压 差。 （水滴对管壁产生的阻力效应应是作用于管壁的压力的 10%）
2. 有一变断面毛管如图所示，已知： γ 1 =0.1mm， γ 2 =10mm，今有一
气泡欲通过窄口，气泡两端为原油，测得尤其界面张力为 21.8 达 西/厘米，接触窄口产生最大变形时的接触角分别是 θ1 =15 度，
θ 2 =90 度，试估算气泡通过窄口所引起的压力差。
3. 用半渗透隔板法测得一岩样的气驱毛管压力数据列于下表中，试 根据该表绘制毛管压力曲线， 并求出排驱压力， 饱和度中值 （Pc50） 压力，最小含水饱和度。 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 毛管压力 10 20 30 70 90 140 180 280 400 7420 刻度管液数 0 0.096 0.180 0.312 0.897 1.331 1.612 1.757 1.844 1.844
4. 利用上题中的数据，会址该岩样的孔隙大小分布曲线和孔隙大小
累积分布曲线。 （已知：气——水的表面能力 θ =72 达西/厘米。润 湿接触角 θ =30 度） 5. 某实验测得两块岩样的压汞资料如表所示，试绘制出它的毛管压 力与水银饱和度关系曲线（在同一坐标上绘制两岩样的毛管压力 曲线） ，并求出各岩样的阀压，饱和度中值压力，最少润湿饱和度 以及平均孔隙半径（已知汞的表面张力为 480 达西/厘米，润湿接 触角 θ =140 度）
Pc (atm) 0.1 0.2 0.4 0.8 1.6 3.2 6.4 12.8 25.6 51.6 102.4 K(md)
岩样 1
岩样 2
0 1.52 2.94 10.26 31.50 55.68 71.74 78.88 85.39 85.75 92.17 7.17
0 0 0.34 0.57 0.80 2.17 3.88 6.15 31.96 62.55 70.65 0.23
φ (%)
8.92
5.18
6. 利用 57 题中的数据，在同一坐标纸上绘制两岩样的孔隙大小分布 曲
线。在另一坐标纸上绘制两岩样的孔隙大小累积分布曲线；并 作简单的对比分析。 7. 试计算的 57 题中两岩样的最大孔道半径 γ max ： （1） 根据其孔隙大小分布曲线估计 （2） 根据阀压 Pr 计算（ （已知汞的表面张力为 84 达西/厘米，润 湿接触角 θ =150 度） 8.

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如果第 55 题中的岩样是在某油藏的油水过渡带取得的，那么在地 层条件下的毛管压力曲线如何？请绘制出来（已知实验室内气水 界面张力为 72 达西/厘米。接触角 15 度，在地层压力温度条件下 油水界面张力为 21 达西/厘米，解除较为 45 度） 9. 据 55 题数据和第 60 题计算结果，绘制出油水过渡带含水饱和度 随高度的变化规律曲线（已知水的密度为 1 克/ 厘米 3 ，有的密度为 0.85 克/厘米 3） 10.有一岩样由毛管压力资料得到的油排水的排驱压力为 0.42atm，而 空气排油的排驱压力为 0.46arm，另测得油——水界面张力为 28 达西/厘米， 空气——油表面张力为 24.9 达西/厘米， 求该岩石的润 湿指数和视接触角，并判断其润湿性。 11.有一岩样长 10 厘米，截面积为 6.25 米 2，在保持含水 40%和含油 60%条件下，给岩样两端施加 5 大气压时，测得的流量为 0.04 厘 米 3/秒，水的流量为 0.05 厘米 3/秒，并已知油的粘度 2.5Mpa·s，
水的粘度为 0.8 Mpa·s，岩样的绝对渗透率为 0.1 达西，试求： (1) 该条件下,油和水的相渗透率; (2) 该条件下,油和水的相对渗透率; (3) 该条件下,油水的流度和流度比 12.已知岩样长 15 厘米,横截面积为 7 厘米 2 ,绝对渗透率为 1.2 达西,用 3 Mpa·s 的原油和 1 Mpa·s 的水饱和并通过该岩样,在 0.2 Mpa 的 压差下，测得含水饱和度与油水流量的关系数据列于表，是绘制 相对渗透率曲线。
Sw %
Qw Cm 3 / S Qo Cm 3 / S
90
80
70
60
50
40
30
20 0
0.783 0.549 0.336 0.202 0.101 0.045 0.011 0
0.019 0.045 0.067 0.109 0.149 0.213 0.340
65．在某一岩样的相对渗透率时，据油藏条件下为压力梯度和含气饱 和度测得气体的相对渗透率为 0.06 达西，油的相渗透率为 0.25 达西，气体的粘度为 0.01Mpa·s，油的粘度为 3Mpa·s，试求 油，气的流度及气对油的流度比。 66.据实验的某一岩样的油水相对渗透率数据于下表中 （１）试绘制油，水的相对渗透率曲线； （２）据所绘制曲线确定共存水饱和度和交点处的饱和度，交点 处的油，水相对渗透率之和 （３）在所绘的相对渗透率曲线上方绘出（ K ro + K rw ）与含水饱和 度 Sw 的关系曲线。
含水饱和度
Sw ％
油相相对渗透率
K ro
水相相对渗透率
K rw
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
1.0 0.99 0.91 0.93 0.80 0.49 0.20 0.09 0.05 0.01 0
0 0 0.01 0.06 0.13 0.21 0.33 0.
40 0.49 0.71 1.0
（４）在半对数坐标纸上绘出相对渗透率比值与含水饱和度关系曲 线； （５） 根据所绘制的图上曲线的斜率及截矩求出公式 K o / K w = ae ?bS 中
w
的常数 a,b,并选两组数据代入上述公式中联立方程式，求出 a 和 b； （6）若油的

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粘度为 3.4Mpa·s，水的粘度为 0.68 Mpa·s，油的体积系 数为 1.50 和水的体积系数为 1.05，试问若某井钻在油水过渡带上， 过渡带中的饱和度为 50%， 该井之地面产水率为若干？地下产水率为 若干？ （7）估算注水时的最大采收率
67. 已知水银的表面张力为 σ Hg =480 达西/厘米， 油水解面张力 σ wo = 30 达西/厘米，水银岩石系统的接触角 θ Hg =140 度，油——水——岩 石系统的接触角 θ wo =45 度，油水密度差 ?Pwo =0.4 克/厘米 3 ，饱和 度中值压力 Pc 50 =20atm，求 Pc 50 所对应的油柱高度。 68, 如果砂岩的渗透率不同，它们的毛管压力曲线，束缚水含量和油 水过渡带的厚度不同？ 69. 如果储集层的流体密度不同，它们的毛管压力曲线和过渡带的厚 度有什么不同？ 70. 具有相同饱和度中值压力的两块岩芯，设一块比另一块的分选程 度为好，试绘制出毛管压力与润湿和饱和度的关系曲线略图，并 加以解释。 71. 使半径为 0.005 厘米的液滴通过半径为 0.002 厘米的狭窄通道时， 所需的压力降为多少？（设油水界面张力为 20 达西/厘米，接触 角为 θ 0 。 ）若狭窄通道的长度为 0.01 厘米，要使液滴通过此狭窄 通道需多大的压力梯度？ 72. 设在
半径为 r 的毛管孔道中，有粘度为 μ1 和 μ 2 两种液体，第一种 液体可以润湿管壁，两相之间的毛管压力为 Pc ，如在长为 L 的孔 道中，有外加压差 P1 P2 ，在 t 时，界面走过的距离为 Lt ，求出 两相界面的运动速度 v 随 t, Lt ,L 的变化关系。

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