1、油層物理練習(xí)冊(cè)儲(chǔ)層流體的滲流特性第一章 油藏流體的界面張力一. 名詞解釋1自由表面能(free surface energy)： 表面層分子力場(chǎng)的不平衡使得這些表面分子儲(chǔ)存了多余的能量，這種能量稱(chēng)為自由表面能 2吸附(adsorption)： 溶解于某一相中的物質(zhì)，自發(fā)地聚集到兩相界面層并急劇減低該界面的表面張力的現(xiàn)象稱(chēng)為吸附 3界面張力(interfacial tension)：也叫液體的表面張力，就是液體與空氣間的界面張力。在數(shù)值上與比界面能相等。固體表面與空氣的界面之間的界面張力，就是固體表面的自由能。 4表面活性劑(surface active agent)：指加入少量能使其溶液體系的

2、界面狀態(tài)發(fā)生明顯變化的物質(zhì) 二判斷題，正確的在括號(hào)內(nèi)畫(huà)，錯(cuò)誤的在括號(hào)內(nèi)畫(huà)×1表面層溶質(zhì)的濃度較相內(nèi)大時(shí)稱(chēng)正吸附。 （ ）2隨界面兩側(cè)物質(zhì)密度差增大，表面張力隨之下降。 （× ）3表面活性劑的濃度愈高，則表面張力愈大。 （ ）4油藏條件下的油氣表面張力一定小于地面條件。 （ ）5從嚴(yán)格定義上講，界面并不一定是表面。 （ ）6. 界面兩側(cè)物質(zhì)的極性差越大，界面張力越小。 （× ） 1三選擇題1若水中無(wú)機(jī)鹽含量增加，則油水表面張力將 ，若水中表面活性物質(zhì)含量增加，則油水界面張力將 。 A.增加，增加 B.增加，減小 C.減小，增加 D.減小，減小 ( B ) 2隨體系壓

3、力增加，油氣表面張力將 ，油水表面張力將 。 A.上升，上升 B.上升，下降 C.下降，上升 D.下降，下降 ( D ) 3隨表面活性物質(zhì)濃度增加，表面張力 ，比吸附將 。 A.上升，上升 B.上升，下降 C.下降，上升 D.下降，下降 ( C ) 4在吉布斯吸附現(xiàn)象中，當(dāng)表面活度 0，比吸附G 0，該吸附現(xiàn)象稱(chēng)為正吸附。 A.大于，大于 B.大于，小于 C.小于，大于 D.小于，小于 ( C ) 四問(wèn)答題1影響兩相界面層的自由表面能的因素有哪些？如何影響？ 影響因素：1、物質(zhì)的組成：兩相間分子的極性差越大，表面能也越大。 2、相態(tài)：液液界面張力與兩相化學(xué)組成密切相關(guān)。 3、溫度和壓力：溫度和

4、壓力直接影響到分子間的距離，因而分子間的作用力隨之變化，使得界面層上分子的力場(chǎng)受到影響，從而引起界面張力變化。 4、溶解氣：氣體溶解度越大，界面張力越小。 2何為表面張力？油藏流體的表面張力隨地層壓力，溫度及天然氣在原油（或水）中的溶解度的變化規(guī)律如何？ 表面張力：液體表面任意二相鄰部分之間垂直于它們的單位長(zhǎng)度分界線(xiàn)相互作用的拉力。 變化規(guī)律：油藏流體表面張力隨地層壓力增大,溫度升高而減小。天然氣在原油中溶解度越大，油藏流體表面張力越小。 3就你所知，測(cè)定液面表面張力的方法有哪些？ 1、懸滴法 2、吊片法（又稱(chēng)懸片法、吊板法） 3、旋轉(zhuǎn)液滴法 第二章 油藏巖石的潤(rùn)濕性一.名詞解釋1潤(rùn)濕性(we

5、ttability)： 潤(rùn)濕是固體界面由固-氣界面轉(zhuǎn)變?yōu)楣?液界面的現(xiàn)象。而潤(rùn)濕性是指一種液體在一種固體表面鋪展的能力或傾向性。 2附著功(adhesive power)：附著功指在非濕相流體中，將單位面積的濕相從固體界面拉（離）開(kāi)所做的功。 3潤(rùn)濕滯后(wetting hysteresis)：潤(rùn)濕滯后指在外力作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，三相周界面沿固體表面移動(dòng)遲緩而使?jié)櫇窠佑|角改變的一種現(xiàn)象。 4潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)(wetting reciprocal)：固體表面在活性物質(zhì)吸附作用下潤(rùn)濕性發(fā)生轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象稱(chēng)為潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)。 5潤(rùn)濕接觸角(wetting contact angle)：流體界面與固體表面交接點(diǎn)處,選擇性

6、潤(rùn)濕流體表面切線(xiàn)與固體表面間的夾角稱(chēng)為潤(rùn)濕接觸角。 6斑狀潤(rùn)濕(dalmatian wettability)：是指在同一巖樣的表面上由于礦物組成不同表 現(xiàn)出不同的潤(rùn)濕性 7混合潤(rùn)濕(mixed wettability)： 指不同大小的孔道其潤(rùn)濕性不同，小孔隙保持水濕不含油，而大孔隙砂礫表面由于和原油接觸變?yōu)橛蜐瘛?8吸吮過(guò)程(imbibition process)：濕相驅(qū)替非潤(rùn)濕相的過(guò)程。 9驅(qū)替過(guò)程(drainage process)：非潤(rùn)濕相驅(qū)替濕相的過(guò)程。 二判斷題，正確的在括號(hào)內(nèi)畫(huà)，錯(cuò)誤的在括號(hào)內(nèi)畫(huà)×1附著功愈小，則潤(rùn)濕程度愈強(qiáng)。 （ × ）2自吸吸入法測(cè)巖石潤(rùn)濕性

7、時(shí)，若被水驅(qū)出的油相體積大于被驅(qū)出的水相體積，則巖石潤(rùn)濕性為親水。 （ ）3自吸過(guò)程的毛管力必定大于驅(qū)替過(guò)程的毛管力。 （× ）4濕相流體與固體間的界面張力越大，則潤(rùn)濕程度越強(qiáng)。 （×）5潤(rùn)濕現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是表面張力的下降。 （ ） 6親油油藏的水驅(qū)效率高于親水油藏。 （×）7驅(qū)替過(guò)程的潤(rùn)濕接觸角必定大于自吸過(guò)程。 （ ） 三選擇題1在自吸法測(cè)定巖石的潤(rùn)濕性時(shí)，若吸入水量大于吸入油量，則巖石的潤(rùn)濕性為 A.親水表面 B.親油表面 C.中性表面 D.不確定 ( A ) 2按潤(rùn)濕接觸角的定義，若接觸角等于115度，則巖石表面潤(rùn)濕性為 。 A.親水表面 B.親油表面 C.中

8、性表面 D.不確定 ( B ) 3表面張力愈 ，附著功愈 ，則潤(rùn)濕程度愈強(qiáng)。 A.大，大 B.大，小 C .小，大 D.小，小 ( A ) 4巖石潤(rùn)濕性發(fā)生顯著變化后，下列參數(shù)中測(cè)定結(jié)果將發(fā)生顯著變化的是。 A. 比面， B. 孔隙度 C. 絕對(duì)滲透率， D. 相對(duì)滲透率 ( D ) 5附著張力愈 ，附著功愈 ，則流體對(duì)固體的潤(rùn)濕程度愈強(qiáng)。 A. 大、大 ， B. 大、小C. 小、大 ， D. 小、小 ( A ) 6巖石表面親水，當(dāng)其三相達(dá)到平衡時(shí)圖 ( ACDE ) 7下列三種純凈礦物表面親水性強(qiáng)弱的順序?yàn)?。 A.石英方解石粘土 B.方解石石英粘土C.粘土石英方解石 D.石英方解石粘土 (

9、 C ) 8親水地層的水驅(qū)油過(guò)程是 過(guò)程，親油地層的油驅(qū)水過(guò)程是 過(guò)程。 A.自吸，自吸 B.自吸，驅(qū)替 C.驅(qū)替，自吸 D.驅(qū)替，驅(qū)替 ( A ) 四問(wèn)答題1何謂潤(rùn)濕，潤(rùn)濕性？影響潤(rùn)濕性的因素有哪些，如何影響？ 潤(rùn)濕：液體在與固體接觸時(shí)，沿固體表面擴(kuò)展的現(xiàn)象。 潤(rùn)濕性：是指一種液體在一種固體表面鋪展的能力或傾向性。 影響因素：1、巖石的礦物組成：不同巖石的性質(zhì)，表面礦物對(duì)潤(rùn)濕性的影響不同。 2、油藏流體組成的影響：原油的組成非常復(fù)雜，按對(duì)潤(rùn)濕性的影響其物質(zhì)可分為三類(lèi)：非極性的烴類(lèi)、含有極性的氧，硫，氮的化合物、原油中的極性物質(zhì)。 3、表面活性物質(zhì)的影響：表面活性物質(zhì)吸附到巖石表面，可以使巖石

10、的潤(rùn)濕性發(fā)生變化，甚至潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)。 4、巖石孔隙表面的非均勻質(zhì)：實(shí)際巖石孔隙或巖石表面粗糙不平，導(dǎo)致了各處的表面能的不均勻，因此巖石的潤(rùn)濕性在各處也有差異。 5、孔隙結(jié)構(gòu)、溫度、壓力對(duì)潤(rùn)濕性也有一定影響。 2潤(rùn)濕接觸角是怎樣規(guī)定的？如何根據(jù)它來(lái)判定儲(chǔ)層巖石的潤(rùn)濕性（親水，親油，或中性）？ 潤(rùn)濕接觸角：流體界面與固體表面交接點(diǎn)處,選擇性潤(rùn)濕流體表面切線(xiàn)與固體表面間的夾角稱(chēng)為潤(rùn)濕接觸角。 當(dāng)<90°時(shí),水可以潤(rùn)濕巖石,巖石親水性好,稱(chēng)為水濕。 當(dāng)=90°時(shí),油、水潤(rùn)濕巖石能力相當(dāng),巖石既不親水也不親油，稱(chēng)為為中性潤(rùn)濕。 當(dāng)>90°時(shí),油可以潤(rùn)濕巖石,巖石親油

11、性好,稱(chēng)為油濕。 3何謂潤(rùn)濕滯后？前進(jìn)角和后退角是如何定義的？是否一定成立？ 潤(rùn)濕滯后：指三相潤(rùn)濕周界受所處力場(chǎng)不平衡時(shí)沿固體表面的移動(dòng)遲緩而使?jié)櫇窠佑|角發(fā)生改變的現(xiàn)象。 前進(jìn)角 ：水驅(qū)油時(shí)的接觸角稱(chēng)為前進(jìn)角。后退角 ：油驅(qū)水時(shí)的接觸角稱(chēng)為后退角。 的成立條件是在當(dāng)三相周界停止運(yùn)動(dòng)、界面處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，測(cè)定的潤(rùn)濕角為穩(wěn)定角，則有 4什么叫靜潤(rùn)濕滯后，動(dòng)潤(rùn)濕滯后？請(qǐng)各舉一例加以說(shuō)明。 靜潤(rùn)濕滯后：指油、水與巖石表面接觸的先后次序不同即水驅(qū)油或油驅(qū)水過(guò)程時(shí)產(chǎn)生的滯后現(xiàn)象。 動(dòng)潤(rùn)濕滯后：在水驅(qū)油或油驅(qū)水過(guò)程中，當(dāng)油、水和巖石三相周界沿固體表面向前移動(dòng)時(shí)，由于油、水界面各處運(yùn)動(dòng)速度不同而使接觸角發(fā)生變

12、化的現(xiàn)象。 5. 畫(huà)出下列各圖中的前進(jìn)角，后退角及三相周界處的界面張力（1） （2） （3）先畫(huà)界面形狀，再標(biāo)角 （4）先畫(huà)界面形狀，再標(biāo)角 親油巖石，先飽和油，水驅(qū)油 親水巖石，先飽和油，水驅(qū)油6在下面的四幅圖里面，都是巖石-油-水體系，要求判定各自的潤(rùn)濕性，并畫(huà)出潤(rùn)濕接觸角。第三章 油藏巖石的毛管力一.名詞解釋1.毛細(xì)管壓力Pc(capillary pressure)： 2.賈敏效應(yīng)(Jamin effect)： 3.毛細(xì)管滯后(capillary hysteresis)： 4.閾壓(threshold pressure)： 5.潤(rùn)濕指數(shù)W(wettability index)： 6.J函

13、數(shù)(j-function)： 二判斷題，正確的在括號(hào)內(nèi)畫(huà)，錯(cuò)誤的在括號(hào)內(nèi)畫(huà)×1.毛管力曲線(xiàn)的中間平緩段愈高，則主要孔道半徑愈大。 （ ）2.兩相流動(dòng)時(shí)，并聯(lián)孔道中較大孔道的流速一定大于較小孔道的流速。 （ ）3.自吸過(guò)程毛管力一定大于驅(qū)替過(guò)程。 （ ）4.同一油藏中油氣過(guò)渡帶高度大于油水過(guò)渡帶高度。 （ ）5.毛管力曲線(xiàn)上中間平緩段愈長(zhǎng)，則毛細(xì)孔組成愈均勻。 （ ）6.毛細(xì)管插入非濕相流體中，毛細(xì)液面將上升。 （ ） 三選擇題1毛管中兩相彎曲界面所形成的毛細(xì)管力方向應(yīng)指向 。 A.濕相一側(cè) B.非濕相一側(cè) C.管壁 D.沿曲面切線(xiàn) ( ) 2有A,B兩根等直徑玻璃毛管，A管直接插入盛

14、水燒杯中，穩(wěn)定后A管內(nèi)外的水面高差為ha，B管先裝滿(mǎn)水后再插入上述燒杯中，穩(wěn)定后B管內(nèi)外的水面高差為hb，那么ha與hb的關(guān)系為 A.hahb B.hahb C.ha=hb D.不確定 ( ) 3巖石毛管力與油水過(guò)度帶厚度成 ，與巖石平均孔徑成 。 A.正比，正比 B.正比，反比 C.反比，正比 D.反比，反比 ( ) 4毛管力曲線(xiàn)測(cè)定方法中， 是一種經(jīng)典方法， 測(cè)定速度最快。 A.壓汞法，半滲法 B.離心法，半滲法C.半滲法，離心法 D.半滲法，壓汞法 ( ) 5毛管壓力曲線(xiàn)上中值毛管力愈大，則巖石孔隙愈偏 ，巖石綜合物性愈 A.粗，好 B. 粗，差 C.細(xì)，好 D. 細(xì)，差 (

15、) 6將一根玻璃毛管插入盛油的燒杯中，則毛細(xì)管中液面將 A.上升 B.下降 C.不變化 D.不確定 ( ) 7表征分選差歪度略細(xì)喉道的圖是_。 ( ) 8毛管力曲線(xiàn)上中值毛管力是指 的毛管力。 A.毛管力等于50kg/時(shí) B.離自由水面50米處C.含水飽和度等于50%時(shí) D.平均孔徑所對(duì)應(yīng)孔道 ( ) 9親水巖石中水驅(qū)油的毛管力為 ，親油巖石中水驅(qū)油毛管力為 。 A.動(dòng)力，動(dòng)力 B.動(dòng)力，阻力 C.阻力，動(dòng)力 D.阻力，阻力 ( ) 10離心法測(cè)定毛管力曲線(xiàn)時(shí)，欲實(shí)現(xiàn)水驅(qū)油過(guò)程，則須在巖心中先飽和 ，且?guī)r心應(yīng)置與轉(zhuǎn)臂的 。 A.油，外 B.油，內(nèi) C.水，外 D.水，內(nèi) ( ) 11毛管中兩相

16、彎液面所形成的毛管力的方向指向 A. 濕相一側(cè)， B. 非濕相一側(cè)C. 管壁， D. 沿曲面切線(xiàn) ( ) 四問(wèn)答題1如何建立毛管壓力概念？怎樣從力的三要素（大小，方向個(gè)作用點(diǎn)）分析任意曲面的附加壓力Pc？ 2何謂賈敏效應(yīng)？分析形成的原因，在實(shí)際油藏中如何減小這中應(yīng)？ 3驅(qū)替過(guò)程和吸入過(guò)程是如何規(guī)定的？它們?cè)鯓佑绊懨軌毫η€(xiàn)？ 4就你所知，有哪幾種測(cè)定毛管壓力的方法？試分別簡(jiǎn)述各種測(cè)定方法的基本實(shí)驗(yàn)原理，并畫(huà)出其中一種方法的測(cè)定儀器流程示意圖和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法。 5對(duì)于一條實(shí)測(cè)毛管壓力曲線(xiàn)，應(yīng)該分析哪幾個(gè)主要特征（或參數(shù)）？這些基本的意義和用途是什么？ 7如何利用毛細(xì)管壓力曲線(xiàn)判定儲(chǔ)層巖石的潤(rùn)濕性？ 五計(jì)算題1有三支不同半徑的毛細(xì)管，內(nèi)半徑分別為1、0.1和0.01 mm，插在同一盆水里，測(cè)知水的表面張力為72.8mN/m，三支毛管中的水面與毛管壁的夾角都為30度，試分別求出這三支毛管中水面上升的高度（取水的密度為1 g/）假如水面上改用密度為0.87 g/的原油，并測(cè)得油水界面張力為33mN/m，接觸角都為30度，試分別求三支毛管中水面上升的高度。 假如把盆中的水換為原油，其密度為0.87 g/，原油的表面張力為28.5mN/m，接 觸角為 30度，試分別求三支毛管中水面上升的高度，對(duì)比計(jì)算結(jié)果可得出什么結(jié)論？解：