油层物理答案

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1、I、油层物理学的方法进展A油层物理学在研究技术方法上有哪些进展，与常规方法相比的区别及优势1.ASPE-730 自动空隙检测系统常用的恒压压汞仪只能得到喉道大小分布的参数, 孔隙则用铸体薄片图象分析系统，应用等效球模型研制的软件研 究孔隙。这样喉道的参数与孔隙的参数只能来自两块不同的岩样，这在一定程度上影响了研究的质量。 ASPE-730 系统采用恒速法压汞，使用极低的压汞速度，当在较高压力下进入某一尺寸的喉道后，再进入该喉道所控制 的孔隙时压力下降，最后可获得一条喉道子曲线和一条孔隙子曲线（两条子曲线的总和即为恒压法的压汞曲线）。特点 可在同一岩样上同时测得孔隙与喉道大小分布的数据。2岩石孔

2、隙结构特征直观研究方法：铸体薄片法与扫描电镜法铸体薄片法很方便地直接观察到岩石薄片中的面孔率、孔隙、喉道及孔喉配位数等；扫描电镜能够清楚地观察到储 层岩石的主要孔隙类型：粒间孔、微孔隙、喉道类型和测定出孔喉半径等参数。3. 利用CT扫描技术进行岩心分析CT扫描法又叫层析成像法，是发射X射线对岩心作旋转扫描，在每个位置可采集到一组一维的投影数据，再结合旋 转运动，就可得到许多方向上的投影数据；综合这些投影数据，经过迭代运算就可以得到 X 射线衰减系数的断面分布 图，这就是重建岩心断面CT图像的基础。CT 扫描法的最大优点是对岩心没有损伤，且测量速度快，但是其测量方法复杂，且费用较高。岩心的 CT

3、 扫描能够 提供岩石孔隙结构、充填物分布、颗粒表面结构、构造及物性参数等。应用：1）利用CT确定油层基本物理参数2）岩石微观特征描述3）岩心地质特征描述 描述裂缝分布和微裂 缝层理判断孔洞连通性岩心污染4）油水驱替动态特征描述孔隙度及其分布特征岩心在不同注入压力下的含水饱和度分布特征4. 核磁共振技术进行岩心分析采用核磁共振技术，可以获得孔隙度（总孔隙度、有效孔隙度、粘土束缚水孔隙度等）、可动流体百分数、孔径分布以及渗透率等多种岩石物性参数，低磁场（共振频率2MHz和5MHz）核磁共振全直径岩心分析系统，开发了多种适合岩 心分析的脉冲序列及多弛豫反演技术，实现了孔隙度、渗透率、自由流体孔隙度等

4、岩石物性参数的快速无损检测。岩石分析参数（1） 岩石孔隙度（2） 岩石可动流体及束缚流体饱和度（3） 岩石渗透率（4）岩石孔径分布5. 裂缝应力敏感性实验评价方法在断块油气藏和裂缝性油气藏的开采过程中，对断层或者裂缝随所处的应力环境、地层流体压力变化而动态变化 的特征和规律性的认识是十分重要的问题。目前，对于该问题的研究主要有以下几方面：微观上，以Hertz弹性接触模型为依据，从理论上研究裂缝与应力的作用机理及其闭合机理； 利用数值模拟计算方法分析裂缝的闭合接触机理；从室内岩心模型测试分析和试井分析来研究裂缝渗透率随压力变化的规律。裂缝应力敏感性评价方法的基本考虑为：裂缝两个表面之间只有少量的

5、岩石骨架支撑，在未受到外在环境条件 影响时，裂缝处于原始状态；当钻开产层并投入降压开发过程中，垂直于裂缝表面的地应力会增加，它可能使处于 原始开启状态的裂缝闭合或变小；在油气井开采过程中，如果孔隙给裂缝的供油气速度变低，也可能使裂缝中流体 压力下降，从而使裂缝趋于闭合。裂缝应力敏感性规律：a、随着有效应力的增加，初期裂缝渗透率急剧下降，应力敏 感严重，至一定压力以后渗透率下降幅度逐渐减小趋于平衡；b、初始裂缝越宽的岩心，应力敏感越严重，即大裂缝容 易闭合。虽然大裂缝容易闭合，但最终大裂缝仍有较高的渗透率，而小裂缝的最终渗透率则很低；c、渗透率的变化与 裂缝的宽度有关，裂缝宽度愈大，则渗透率的变

6、化越明显；d、当储层岩石的应力敏感性较强时，在油气田的开发中， 应当避免过大的压差生产，以免造成裂缝提前闭合而影响产量。6. 气藏产能模拟技术 选择储层井下岩心，首先对无裂缝岩心作全模拟降压开采实验，然后将岩心造缝，再作全模拟降压开采实验，分 别确定两种孔隙介质储层的单井产能。实验确定单井产量与产层厚度和储层类型以及物性间的关系和储层工业产气下 限。B 孔隙结构模型研究的主要思路、特点以及应用价值、研究意义为什么用模型区研究，怎么去做，可以解决的问题等 天然储集岩孔隙结构的特点：类型多、连通关系复杂、形状变化大。难度：几乎不可能完全模拟真实的孔隙结构；通过仪器和薄片-视孔隙分布、真实孔隙大小分

7、布；形态复杂，数学 方法计算困难。必要性：简便的、能近似实际孔隙介质的孔隙结构模型，代替实际孔隙介质，求出它的各种有代表性的参数。 方法：是将多孔介质抽象为具有理想几何形状的孔隙空间，研究其中的各种过程和规律。网络模型研究微观渗流规律的基本思想：1.建立网络模型近似代替真实储集岩的孔隙空间2.结合微观渗流实验， 建立流体渗流的微观网络机制，并用来描述微观渗流过程。3.求解宏观渗流参数并研究渗流规律数值实验 C.模拟技术，孔隙结构的各模型缺点及解决问题（1）毛细管束模型（Dulien,1975）： 孔隙网络是由一组等长度的、不同直径的毛细管所组成。毛细管束是许多单根毛细管的组合，而 每一支单根毛

8、细管液体的流动都遵循伯稷叶定律；同时，毛细管束集合体在岩石中又遵循 达西定律，结合起来就可以求出有关岩石的渗透率、相渗透率、比表面等参数。其优点是在该模型上有可能做严格的数学推导。存在问题：过于简化；主要缺陷： 毛管 之间缺乏横跨的连通性；每一支毛细管都是直的，而且直径不变。改进：采用变直径 设计、迂曲度等一些物理常数来使模型的参数逼近真实。但此模型还是不能完全真实地模 拟实际储集岩的孔隙网络。（ 2）复合毛细管束模型 由大小不同短管子串联而成的毛细管组合。近似储集岩的孔隙是由一串大小不同直径的孔 隙和喉道组成。（ 3） 管子网络模型 用管子（毛细管）组成网络的方法来表示孔隙结构特征，其中每一

9、支管子都代表孔隙介质 中的一个孔隙空间，与实际岩石不规则形状孔隙的三维不规则网络比较，仍然是近似的。(4) 三维网络模型 理想的三维网络模型和不规则连通性的网络模型 模型中每一条线代表一个孔隙，每个节点上，孔隙流入或流出有一定的随机性，网络中的 流动相当复杂。组成网络的孔隙以各种不同的形状和尺寸不规则的分布，也没有规则的几 何形状。(5) 球形孔隙段节(SPS)模型 假定孔隙结构的几何性可以近似地由一串相接触的球所组成的三维网络，使截去顶的球在 截去顶端的面上配合在一起即可形成连通网络。在构成的模型中，由截去顶端的球所得到 的圆的直径与球本身的直径相比较来说是小的，这类似于实际储集岩的孔喉分布

10、。对于 代表性的样品的截面，确定球的大小分布主要是“截面直径”法或“截面弦”法。(6) 普通的段节(GPS)模型 实际孔隙不是球，而是不规则的形状。为了修正这个差异，对于不规则形状的物体大小分 布提出了校正公式。在 GPS 模型中，孔隙结构是假设由不规则的、但是同形的实体相接触 的三维网络所组成。可以使用一个形状函数/值来进行校正，其结果比SPS模型更为符合 实际。各类微观孔隙结构模型的比较( 1)毛管模型虽然能够较好地解释毛细管压力曲线，但是它不能够解释束缚饱和度和残 余饱和度的存在。其最大的缺陷：极端的各向异性，只有沿毛管方向才可渗透，其它方向 均不可渗透。(2) 管子网络模型在各个连通的

11、方向均可渗透，而且可以通过捕获机制很好地解释束缚 饱和度和残余饱和度的存在。(3) 格子法虽然目前在渗流研究中的应用比较普遍，但由于格子法不是对宏观连续方程 的离散化，而是基于细观的动力学模型，通过众多粒子的细观行为给出宏观力学方程，因 而数学上比较复杂。(4) 孔隙网络模型的数学求解相对比较简单、物理图像比较清晰，且能够方便地研究非 均匀介质中的渗流规律。( 5)球形颗粒堆积模型虽然对毛管滞后、束缚饱和度和残余饱和度提供了简便的定性解 释，但是数学处理及定量计算比较困难，只有在极其简单的排列方式下才能进行数学求解。 前面的模型主要用来研究视孔隙大小分布和流体渗流特性；而SPS和GPS模型则是

12、研究真 实孔隙的体积分布。II.油层物理学的应用1、A.如何确定储集层产纯油(气)的最小闭合高 根据石油运聚过程，在构造的垂直剖面上，储集岩的水饱和度会有明显的、规律性的变化。在油水界面上有一个过渡区，过渡区中油水同产，在过渡区以上即可生产纯油。当孔隙空间的水饱和度超过一定值时，石油会停止流动。 相反，当隙间水饱和度低于“临界水饱和度”时，储集层中只有石油流动。B. 闭合高度受那些因素的影响这个闭合高度是受岩石的孔隙度、渗透率及油水密度差的控制。C. 确定闭合高度之后如何与实际产层挂钩 提出储集岩要生产纯油所必须的要求的一定的闭合高度，这个闭合高度是受岩石的孔隙度、渗透率及油水密度 差的控制。

13、在一般的储集层中，由于毛管力所造成的这种造成不规则的或倾斜的油水接触面的影响大体上可以正比于 屛值，也就是说，可以根据何值来大致估计所需要的闭合高度以及油水分布的实际情况。控制储集岩所需要的 闭合高度的另外一个因素就是油水密度差，水在毛细管中上升的高度无疑还与水面上各种油柱的重量有关。yinhyonh图6-2受密度差控制的所需闭合度3气-盐水系统3=11 高比重油淡水系统，4 = 0.12 低比重油-盐水系统 =对丁低比重油-盐水所需要的最小闭合度 X密度差的影响c.毛管压力曲线h4J表示所需要以上是应用毛管压力曲线和相对渗透率曲线来判断储层的产油能力2、毛管力在烃类运移的作用？1）闭合高度石

14、油二次运移的主要动力是浮力，其阻力是毛管力和粘滞力。油滴从一个孔隙运移到另一个孔隙必须 穿过两个孔隙间相互连通的喉道。如果浮力增大，油滴变形并使它的上端通过了孔隙的一半。此时，在 上端的毛细管压力为：Pt=2a/rt此时有：/、.单位油相高度上喉道中的毛管压力与孔隙中的毛管压力之差称为净毛管压力梯度，它是阻止石油向上移动的，设Z为油相的垂直高度，即：VP二（P -P ）/Z二2 （1 -丄）/Z如果油滴能再向上移动，并有一半穿过孔隙喉道，其上部和下部的半径是相 c t cr r以促使石油向上运移。临界油柱高度等于：9（.PW - P。）等的，毛管压力梯度为0,油滴在浮力作用下向上移动。如果油滴

15、进一步变形，穿过了一半以上的孔隙 喉道，上端的毛管压力小于下端的毛管压力，毛管压力梯度方向与浮力相同，油滴能快速的向上运动， 从窄的喉道进入较大的孔隙部位。运移问题可以简化为在一个油滴上的浮力必须大到足够克服岩石孔隙 喉道所给予的毛管阻力。当油滴长度增加时，浮力超过了毛管力，油滴可以运动。当浮力和毛管力相平 衡时，Hobson将油柱的垂直高度称为临界油柱高度（Zc）。在临界油柱高度上稍微再有一点增大，就可2）捕集高度石油从一种砂岩运移到比它的粒径小的岩石时，为了克服在较小的喉道中较高的毛管压力，其垂直油 柱高度进一步增大，其临界高度由也增加，如果油线的垂直高度不能超过此新的临界值，石油就会被捕

16、 集在这种砂岩中，较细颗粒的岩石就成为该层的屏障。有地下水流动时，能够影响在地层圈闭中受毛管 力所捕集的油柱高度。3、储集岩（碳酸盐岩、碎屑岩）的分类评价，主要技术思想以及使用的参数类型有哪些；特殊类型的储集岩的分类评 价（如缝洞型 如何区别于正常的储层 ） 分布特征，在实际应用中的实际有效性a. 砂岩储集岩的分类评价方法（1）按岩石表面结构和毛管压力特征的分类评价方法 Robinson 对近二千个岩样测定了其孔隙度、渗透率和孔喉 分布等储集性质，并在显微镜下观测了岩石磨光面的表面结构。然后根据岩石的储集性以及表面结构来评价储集岩。I类 轻度交代的砂岩；II类 受压实交代的砂岩；III类 受孔隙充填所交代的砂岩；IV类 高度交代的砂 岩。可以用很简单的办法