油层物理期末复习

油层物理期末复习

Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】

油层物理复习重点

一、名词解释：7个，21分，

二、按题意完成：5个，42分，

三、计算题：3个，37分，4-5分 8-9分 20几分（多步完成，按步给分）

第一章

1.粒度组成概念，主要分析方法，粒度曲线的用途

2.比面概念，物理意义

3.空隙分类（大小，连通性，有效性；毛细管空隙，超毛细管空隙，微毛细管空隙），

孔隙度概念（绝对孔隙度，有效孔隙度，流动孔隙度，连通孔隙度的概念与区别），

孔隙度的测定（给定参数会计算，不要求测定的具体步骤）

4.岩石压缩系数及其含义，地层综合弹性压缩系数，弹性驱油量的计算

5.流体饱和度的概念（落实到具体的物质，油、水、气；初始含油、水、气饱和度，残余流体饱和度的概念，束缚水饱和度）

饱和度测定（各种饱和度，会根据给定参数计算）

7.达西定律，及达西公式的物理意义，岩石绝对渗透率感念，液测、气测渗透率的计算方法，液测气测渗透率与岩石绝对渗透率的关系，根据达西定律测定岩石渗透率要满足的三个测定条件，气体滑脱效应对气测渗透率的影响，及影响滑脱效应的因素。

8.胶结概念与类型，

粘土矿物：水敏，酸敏，速敏等，会判断具体的矿物如蒙脱石，高岭石，绿泥石

第二章

1.烃类体系P-T相图，划分相区，临界点，临界凝析温度，临界凝析压力，露点线，泡点线，等液量线，等温反凝析区等术语，露点，泡点，露点压力和泡点压力概念，等温反凝析概念，反凝析作用，对凝析气藏开发的影响，用相图判断油气藏类型。

（露点概念：气相体系生出第一滴液滴时的温度压力点；露点压力：气相体系生出第一滴液滴时的压力）

2.油气分离的两种方式，特点及其结果的差异，以及产生差异的原因，天然气分子量概念，天然气在原油中的溶解规律

3.油气高压物性参数的概念，高压物性参数随压力的变化关系，（肯定会考曲线；不考随温度的变化）

4.平衡常数概念（哪两个之间的平衡关系，）

相平衡中的一些平衡关系（物质平衡，相平衡）

第三章

1.界面张力的概念，界面吸附的两种类型

2.润湿接触角概念，润湿程度判定参数、方法（常用接触角），润湿滞后概念，前进角，后退角概念，润湿滞后对水驱油得影响。

3.油藏润湿性类型，油藏润湿性的影响因素

4毛细管压力概念，毛细管中液体上升高度计算，毛细管滞后，吸入和驱替过程等概念（毛管力是动力，阻力），毛细管压力曲线的测定方法（3种），

毛细管压力曲线的特征（定性上的曲线三段，定量上的3个参数）

毛细管压力曲线应用（判断润湿性，划分过渡带，评价孔隙结构，算驱替效率）

5.有效渗透率，相对渗透率，流度，流度比，驱替效率，含水率的概念与计算，相对渗透率曲线图形特征，相对渗透率曲线的影响因素，克雷格法则判断润湿性，相对渗透率曲线的应用（求前面的有效渗透率，相对渗透率等参数）

第一章第一、二节

粒度：岩石颗粒直径的大小，用目或毫米直径表示目——每英寸长度上的孔数粒度组成：指构成砂岩的各种大小不同颗粒的百分含量，常用重量百分数表示。

★粒度组成能定量表征岩石颗粒的大小和分布特征。

测定方法:筛析法——常规岩样（主要）, 沉降法——极小颗粒岩样（辅助）直接测量法——极大颗粒岩样（辅助）（注意各方法的原理）

光学、电学、薄片及图象分析法（特殊岩样）——数量少、颗粒小、固结岩样方法选择：依据颗粒大小和岩石致密程度。

峰越高，颗粒越均匀曲线越陡，颗粒越均匀

峰越靠右，颗粒越粗曲线越靠右，颗粒越粗

★粒度组成曲线可定性表征岩石颗粒分布特征。

不均匀系数α越→1，颗粒越均匀，分选越好。

分选系数S=1~分选好，岩石颗粒均匀 S=~ 中 S>差

标准差σ 越小(越→0)，颗粒的分选越好。

比面：单位体积的岩石内，岩石骨架的总表面积；或单位体积的岩石内，总孔隙的内表面积。

以岩石骨架体积Vs为基准定义的比面Ss

以岩石孔隙体积Vp为基准定义的比面Sp

三种比面S、Ss、Sp之间的关系

★岩石比面可定量描述岩石骨架颗粒的分散程度。

比面的实质:反映了单位外表体积岩石中所饱和的流体与岩石骨架接触面积的大小。

反应了岩石骨架的分散程度。比面越大，骨架分散程度越大，颗粒也越细。

S↑,分散程度↑,渗流阻力↑

影响比面的因素

① d↓,S↑（颗粒大小）；②不圆度↑,S↑（形状）③ φ↑,S↓（d相同，排列方式不同）

岩石比面的测定:透过法（直接法）吸附法（间接法）

第三节岩石的孔隙结构及孔隙度

1、空隙分类：（按几何尺寸）孔隙、空洞、裂缝。

2、孔隙度：指岩石中孔隙体积Vp（或岩石中未被固体物质填充的空间体积）与岩石总体积

Vb的比值，用希腊字母表示，表达式： =V孔隙/V岩石*100% = Vp/Vb*100%（Vb=Vp+Vs）

3.绝对孔隙度（

φ

a）：岩石总孔隙体积Va与岩石外表体积Vb之比；

4.连通孔隙度（φc ）：岩石中相互连通的孔隙体积Vc与岩石总体积Vb之比；

b

V

A

S/

=

s

s

V

A

S/

=

P

p

V

A

S/

=

5.有效（含烃）孔隙度（φe ）：岩石中烃类体积Ve 与岩石总体积Vb 之比。有效孔隙度仅是连通孔隙度中含烃类的那一部分；

6.流动孔隙度（φff ）：在含油岩石中，流体能在其内流动的孔隙体积Vff 与岩石外表体积Vb 之比；

其间的关系为: φa>φc>=φe>φff 7孔隙度测定方法（具体看作业题）

封蜡法：

p

w b w w w w V ρρ1

23

2---=

饱和煤油法： o

b w w V ρ2

1-=

和o

p w w V ρ1

2-=

8 岩石压缩系数Cf 物理意义：油层压力每降低单位压力时，单位体积岩石中孔隙体积的缩小值。（岩石压缩系数的大小，表示了岩石弹性驱油能力的大小，故也称为岩石弹性压缩系数） 地层综合弹性压缩系数C*定义：C*=Cf + Cl* φ

9.地层综合弹性压缩系数C*物理意义：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。 弹性采油量 V 。的计算：

p

V C V b o ?=?*

第四节 储层岩石孔隙中的流体饱和度

1、 流体饱和度定义：当储层岩石孔隙中同时存在多种流体（原油、地层水或天然气）时，

某种流体所占的体积百分数。

1） 原始含油、气、水饱和度：在油藏储层岩石微观孔隙空间中原始含油、气、水体

积Voi ，Vgi ，Vwi 与对应的岩石孔隙体积Vp 的比值。

束缚水饱和度：在具有最大浮力的油气藏顶部位置处，岩石孔隙中未被最大油气浮力排出的水。（在油田开发常所具有的压差下是不流动的）

可动油、气、水饱和度：指在油田开发常所具有的压差下是可以流动的油、气、水体积占孔隙体积的百分数。

2）残余油饱和度和剩余油饱和度：即使是经过注水后还会在地层孔隙中存在着尚未驱尽的原油在岩石孔隙中所占体积的百分数。（若剩留在孔隙内的油未变成不可流动状态时，剩余油饱和度还包括未被注水所波及的死油区内）

2、影响因素（P48）

1）储层岩石的孔隙结构及表面性质的影响

2）油气性质的影响

3、测定方法

1）常压干馏法（干馏法 OR 蒸发法），矿场俗称热解法

原理：油水蒸发→冷凝，加热蒸出岩心中的流体，直接测量流体体积，计算S o、S w 2）蒸馏抽提法

原理：通过水蒸发→冷凝测定岩心中含水量，用差减法间接计算含油体积及油、气饱和度

步骤：将岩样置于有机溶剂中加热抽提收集、测量岩样中蒸发出的水V w

由水的V w计算油V o：V o＝(w1－w2―V wρw)／ρo

w1—抽提前岩样总重量；w2—干岩样重

计算岩石各相流体饱和度：

含水：S w＝（V w／V p）×100％

含油：S o＝（V o／V p）×100％

含气：S g＝1－S o－S w

第五节储层岩石的渗透性

1、孔隙性决定了岩石的储集性能，渗透性表示岩石在一定的压差下允许流体通过的性质。

（注意公式中每一个符号的含义与单位P54）（液测）

2、达西定律：Q=K A?P

μL

其使用条件：流体为线性渗流，其渗流速度＜临界流速V c

3、达西定律的含义（数学描述）：单位时间内流体通过多孔介质的流量与加载多孔介质两

端的压差和介质的截面积成正比，与多孔介质的长度和液体的粘度成反比。 4、测定和计算岩石绝对渗透率时必须满足的条件：

（1）岩石中全部孔隙为单相液体所饱和，液体不可压缩，岩心中流动的是稳态单向流 （2）通过岩心的渗流为一维直线流（3）液体性质稳定，不与岩石发生物理、化学作用 ★ 5、1D 的物理意义：粘度为1mPa·s（1cP ） 的流体，在压差为1atm 作用下，通过截面积

为1cm 2 、长度为1cm 的多孔介质，在流量与压差成线性关系的条件下，若流量为1cm 3/s 时则多孔介质的渗透率为1D 。 [1D ＝1μm 2＝1000mD ]

6、岩石的绝对渗透率：岩石的孔隙结构所决定的让单相流体在其中100%饱和通过的能力

7、岩石的有效渗透率（相渗透率）：当岩石为两种或多种流体饱和时，岩石允许每种流体在其孔隙中的流动能力

8、岩石的相对渗透率：岩石的有效渗透率和绝对渗透率之比 9、气测达西公式：)

(22

22100p p A L

p Q K a -=

μ（注意公式中每一个符号的含义和单位P58） 10、气体滑脱效应：气体在管内流动时，由于气体分子热运动自由程存在，使管壁层分子与中间层分子直接发生动量交换，而引起管壁层分子的流动（在管壁处速度不等于0）的现象。

★ 11、气体的平均压力越低，孔道半径越小，滑脱效应越严重

★ 12、对同一岩石有：K g > K 绝 > K L 【注：克氏渗透率就是气测得到的K ∞】

13、等效渗流阻力原理：当两块岩石外部几何尺寸相同，其他渗流条件（如压差、流体粘度等）也相同时，若两块岩石的渗流阻力相等，则表现为流量也应相等。 14、影响岩石渗透率的因素（这部分请大家看下书P66）

★ 15、岩石渗透率的测定（实验指导书P12，熟练掌握原理、实验步骤、数据处理。考试简

答）

第六节储层物性参数平均值计算方法

1.算术平均（arithmetic average） K=ΣK i/n Φ=ΣΦi/n （取样数为n）

2.★厚度加权（thickness-weighted） K h=ΣK i h i/Σh i

3.面积加权（area-weighted） K A=ΣK i Ai/ΣA i

4.体积加权（bulk-weighted） K v=ΣK i A i h i/ΣA i h i

5.★并联地层的总平均渗透率（直线渗流和平面径向渗流） K=ΣK i h i/Σh i （按厚度加权进行平均

理）

6. ★串联地层的总渗透率（直线渗流）K=（L

1+L

2

+L

3

）/（L

1

/K

1

+L

2

/K

2

+L

3

/K

3

）

第七节储层岩石的敏感性

★1.胶结物：指碎屑岩中除碎屑颗粒以外的化学沉淀物。

★2.胶结类型：基底胶结，孔隙胶结，接触胶结

选项基底胶结孔隙胶结接触胶结

胶结物含量高中低

胶结强度高中低

Φ, K低中高

4.粘土矿物：是高度分散的晶质含水层状硅酸盐矿物和非晶质含水硅酸盐矿物的总称。

高岭石（速敏）蒙脱石（水敏）伊利石（酸敏）绿泥石（酸敏）

5. 晶体是粘土矿物的基本组成单元，晶层是粘土矿物的基本结构

6. TO型结构：高岭石 TOT型结构：蒙脱石、伊利石 TOT、O型：绿泥石

7. 粘土的膨润度：粘土膨胀的体积占原始体积的百分数。膨润度和粘土本身，水的性质有关，淡水使胀得最厉害。

第二章第一节油气藏烃类的相态特征

1.常温常压下，C1-C4的烷烃为气态，是构成天然气的主要组分；C5-C16的烷烃是液体，是石

油的主要组分；C

16

以上的烷烃为固态，是石蜡、沥青、胶质的主要组分。

2．几个基本概念

体系：也称为系统，指一定范围内一种或几种定量物质构成的整体，又称物系、系统。

相：体系内部物理性质和化学性质完全均匀的一部分称为“相”。

组分：某物质中所有相同类的分子称为该物质中的某组分。

拟组分：常把几种结构相似极性相近的化学成分合并为一个假组分，称为拟组分。

组成：指组成某物质的组分及各组分所占的比例分数。

泡点：开始从液相分离出第一个气泡的气液共存态

泡点压力：在温度一定的情况下，开始从液相中分离出第一个气泡的压力。

露点:开始从气相中凝结出第一

滴液滴的气液共存态

露点压力：在温度一定的情况

下，开始从气相中凝结出第一滴

液滴的压力。

3单组分体系相态特征（看书125

页）

4双组分体系相态特征

相图特征：两线：相包络线、等

液量线

三区：液相区、气相区、气液两相区

三点：临界点C、临界凝析压力点C

p、临界凝析温度点C

T

相态特征：1）静态特征：a.点的特征：

临界点C：露、泡点线、等液量线交点；非两相共存的最高T、p点。

临界凝析压力点C

p

：两相共存最高p点；

临界凝析温度点C

T

：两相共存最高T点。

b.线的特征：包络线：泡点线(CF)和露点线(CE)构成的相分界线。等液线：体系中液相含量相等的点的连线。

包络线及包络线内为气液共存两相区；其外为单相区。

c.临界点位置特征：取决于体系的组成和组分的性质

临界压力p cm>max(p ci)， min(T ci)<临界温度T cm

随混合物中重组分含量的增加，临界点C向

重组分饱和蒸汽压曲线方向偏移；

两组分性质差别越大，临界点轨迹所包围的

面积越大

d.包络线位置特征：位于两个纯组分的饱和

蒸汽压曲线之间；位置、形态取决于体系的

组成和组分性质；

2)动态特征：T、p变化穿越包络线时，体系相平衡状态改变。如体系可能从一种单相→两相共存→另一单相。

5多组分体系相态特征

相图特征：两线：包络线、等液量线三区：气、液、两相区三点：C、C

P 、C

T

特殊相区：等压逆行区(p C≤p≤p Cp) 、等温逆行区★

(T C≤T≤T CT)

相态特征：基本特征与双组分体系同。

等温反凝析相变特征

设体系原始态为A；对其等温降压A→F

A→B（上露点）降压：相变：气相→开始出现液相

B→D 降压：相变：B→B1→B2→B3→D（反常相变）；液相：0→10→20→30→40％。 CDC

BC

T 为反凝析区

D →

E （下露点）降压：相变：D→D3→D2→D1→E（正常相变）；液相：40→30→20→10→0％。

E→F降压：单一气相

气相体系等温降压穿过反凝析区时，体系中液相含量↑

6.研究凝析气藏的意义(等温逆行凝析)

a指导凝析气藏的合理开发，减少凝析油在底层中的损失 b确定开发方式，指导油气藏开发和地面油气生产c确定油气藏的饱和压力

7．油气体系相图的应用判断油气藏类型

点A、B、D、G、H 为不同油气体系的原始状态，各油气体系所属的油气藏类型如下：

8.确定油藏饱和压力p b；油层温度下，油中溶解天然气刚好达到饱和时的油层压力即为饱和压力。

饱和油藏：位于泡点线下方→p b＝油藏p i

未饱和油藏：位于泡点线上方→p b＝泡点压力油藏温度

9.几种典型油气藏相图（大家注意一下各油藏的特点以及相图）

从干气→重油，体系中重烃含量增加，液烃的颜色加深，密度、粘度增加；

第二节天然气的高压物性

1.天然气的组成表示方法：摩尔组成、体积组成、质量组成

2.天然气的视相对分子质量（平均相对分子质量）：在20℃时，在压力下，体积为22.4L天然气所具有的质量被认为是天然气的相对分子质量，即标准状态下1mol天然气的质量。

3、天然气的密度：在一定温度和压力下单位体积天然气的质量。

4、天然气的相对密度：在标准温度（293K）和标准压力下（）条件下，天然气的密度与干燥空气密度之比。（γ=M/29,M表示天然气相对分子质量）

5.天然气的压缩状态方程： pV=ZnRT 其中：Z称为压缩因子，或称为偏差因子、偏差系数。其物理意义为：在给定温度和压力下，相同摩尔数的实际气体体积与同温同压下理想气体体积之比。

6.对应状态原理：当两种气体处于对应状态时，气体的许多内涵性质（即与体积大小无关的性质）如压缩因子Z、粘度也近似相同。

7.天然气的体积系数Bg：天然气在油藏条件下所占体积与同等数量的气体在地面标准状况下所占的体积之比

8.天然气体积系数的影响因素：T、组成一定，P↑，Bg↓；P、组成一定，T↑，Bg↑。

8.天然气的压缩系数Cg：在等温条件下，天然气体积随压力变化的变化率

9.天然气压缩系数的影响因素：（见上图）

10.天然气的粘度：当天然气分子间产生相对运动时，相邻分子层间单位面积上的内摩擦力与速度梯度之比

11.

天然气粘度的影响因素

12.天然气在原油中的溶解度Rs：在一定P、T条件下，单位体积的某种地面原油中能够溶解的天然气在标况下的体积

13.天然气溶解度的影响因素（见上图）

第三节地层原油的高压物性

1.原油的相对密度：标态下，原油密度与4℃的水的密度之比。

2.地层原油的溶解气油比（R s）：某T、p 下的地层原油在地面脱气后，得到1m3脱气原油时所分离出的气量，即：

V g－原油在地面脱出气量，（标）m3； V s－地面脱气原油的体积；m3 ,

★3、地层油溶解气油比R s－p 曲线特点

s

g

s

V

V

R/

★4、溶解气油比R s与溶解度R s的区别:p≤p b时，两者数值上相等：油层p>p b时，数值上气

油比R s<溶解度R s

★5、影响溶解气油比的因素

a、地层油组成：轻质组分越多，R s越大；b地层温度：T↑→R s↓; c.油层压力：p≥p b，

R s=R si； p＜p b，p↓→R s↓； d.脱气方式：一次脱气R s＞多级脱气R s。 (主要看下面的图) 6.地层原油的体积系数B o:原油在地下的体积与其在地面脱气后体积之比（ B O>B W≈1>B g）

★7、影响原油体积系数的因素

）

8.地层油气两相体积系数B t：当p

9.地层原油的压缩系数C o：T=const时，当压力改变单位压力时，地层原油的体积变化率。

10.影响地层原油压缩系数的因素：1）溶解气量：气油比Rs↑→Co-；2）地层温度：T-T

Co-；3）地层压力： P＞P

b 时，Co－P曲线才存在；P↑→Co↓→P＝P

b

，Co最大；

11.影响地层原油粘度的因素(见右上图)

12.原油中天然气的分离：闪蒸分离和微分分离，微分分离在实验室中难以做到，通常以级次脱气来代替。

闪蒸分离和级次脱气对比

两者的特点和差异详见06级真题的问答题

第四节地层水的高压物性

1.地层水是指油气层边部、底部、层间和层内的各种边水、底水、层间水及束缚水的总称。

2.地层水矿化度：地层水中各种正负离子浓度的总和。

3.地层水体积系数B

W ，压缩系数C

W

，粘度μ

W

，溶解度R

s

随温度的变化（见图）

4.平衡常数K

i

是指体系中某组分在一定的压力温度条件下，气液两相处于气液平衡时，该组分

在气相和液相中的分配比例。 K

i =某组分在气相中浓度y

i

/其在液相中浓度x

i 第三章第一、二节

1、比界面自由能：单位界面面积上的界面自由能。单位：J/m2

界面张力σ：在液体表面上，垂直作用在单位长度上的表面紧缩力。单位：N/m、1mN/m=1dyn/cm（达因/厘米）

2、吸附作用按结合力的性质分为：物理吸附、化学吸附

3、润湿性：流体沿固体表面延展或附着的倾向性。

4、润湿性的影响因素：a.岩石性质 b. 流体性质 c.表面活性剂 d.矿物表面粗糙度

5、接触角（润湿角）θ：过气液固三相交点对液滴表面所做切线液固界面所夹的角。

6、润湿程度的衡量标准：润湿角和附着功（具体判断标准见课本）

7、润湿滞后：三相润湿周界沿固体表面移动迟缓而产生润湿接触角改变的现象。 前进角θ1：润湿滞后增大的接触角；后退角θ2 ：润湿滞后减小的接触角；接触角间关系：θ1>θ>θ2

8、θ1、θ、θ2画法举例（湿相→非湿相）

9、润湿滞后对水驱油的影响：严重影响油藏开发中的微观水驱油效果，使原油采收率下降。 10、油藏润湿性 类型：油湿、水湿； 影响因素：流体润湿性、饱和度 11、油藏岩石润湿性测定方法：a.直接法——接触角法、吊板法

b.间接法——自动吸入法、自吸离心法、自吸驱替法 第三节 储层岩石的毛管压力曲线

1.毛细管压力P c ：毛管中两相流体在两相界面上的压力差，其数值等于界面两侧非湿相压力减去湿相压力。（毛管压力实际是“压强”，习惯上叫“压力”）

2.由拉普拉斯方程可计算毛管力???

?

??+

=21

11R R P c σ，方向永远指向非润湿相（液面凹向） 3.在具体情况下的毛管力计算公式：毛管中弯曲界面为曲面 r

P c θ

σcos 2=

，毛管中液体上升的计算：g

r h ρθ

σ?=

cos 2

4.吸入过程：润湿相自动进入岩心驱出非润湿相，毛管力为动力。如亲水孔道的水驱油过程，亲油孔道的油驱水过程；

5．驱替过程：在外力作用下，非润湿相驱替润湿相，毛管力为阻力。如亲水孔道的油驱水过程；

6.毛管滞后现象：毛细管中吸入液柱高度小于驱替液柱高度的现象叫做毛细管滞后现象。（1）润湿滞后引起毛细管滞后：吸入过程产生前进角，驱替过程产生后退角，使得吸入时毛管压力小于驱替时毛管压力，故在相同的驱替压力下，驱替过程的液柱高度较大，而产生毛细管滞后现象。故有结论：当岩石亲水时，用驱替法（油驱水）可求到束缚水饱和度，用吸入法（水驱油）可求到残余油饱和度；

（2）毛细管半径突变引起毛细管滞后（墨水瓶效应）

（3）毛细管半径渐变引起毛细管滞后

结论：由于毛管滞后现象，在相同非湿相压力下，驱替过程湿相饱和度S>吸入过程湿相S。（湿相饱和度：湿相体积占毛管总体积的百分比）

7.岩石毛管力曲线的测定方法：半渗隔板法、压汞法、离心法

用非非润湿相驱替湿相得到的毛管力曲线称为驱替曲线；用润湿相驱出非润湿相得到的毛管力曲线称为自吸曲线。

（1）半渗隔板法：优点,最接近油藏实际情况,测量精度较高,可以作为其它方法的对比标准。缺点,测试时间太长

（2）压汞法：测速快，对岩样的形状大小要求不严。缺点,非湿相是水银,与油层实际情况相差大,并且水银有毒,岩样被污染而不能重复使用,操作也不安全。

（3）离心法：兼有半渗隔板法和压汞法两者的优点，测定速度较快。缺点，计算麻烦，设备较复杂。