第一章
1.将气体混合物的质量组成换算为物质的量的组成。气体混合物的质量组成如下：
%404-CH ,%1062-H C ，%1583-H C ，%25104-H C ，%10105-H C 。
解：按照理想气体计算：
2.已知液体混合物的质量组成：%.55%,35%,1012510483---H C H C H C 将此液体混合物的质量组成换算为物质的量的组成。 解：
3．已知地面条件下天然气各组分的体积组成：%23.964-CH ,%85.162-H C ，
%83.083-H C ，%41.0104-H C ， %50.02-CO ，%18.02-S H 。若地层压力为15MPa ，
地层温度为50C O 。求该天然气的以下参数：（1）视相对分子质量；（2）相对密度；（3）压缩因子；（4）地下密度；（5）体积系数；（6）等温压缩系数；（7）粘度；（8）若日产气为104m 3,求其地下体积。 解：
（1）视相对分子质量
836.16)(==∑i i g M y M
（2）相对密度
580552029
836
16..M M a
g g ==
=
γ （3）压缩因子 244.3624.415===
c r p p p 648.102
.19627350=+==c r T T T
（4）地下密度
）（＝）
（3/95.11127350008314.084.0836.1615m kg ZRT pM V m g g +???===ρ
（5）体积系数
)/(10255.6202735027315101325.084.0333m m T T p p Z p nRT p
ZnRT
V V B sc sc sc
sc gsc
gf g 标-?=++??=??===
（6）等温压缩系数
3.244
1.648
0.52
[]）（＝＝
1068.0648
.1624.452
.0-???=
MPa T P T C
C r
c r
gr
g
（7）粘度
16.836
50
0.0117
1.4
1.648
3.244
[])(01638.00117.04.1/11s mPa g g g g ?=?=?=μμμμ
（8）若日产气为104m 3,求其地下体积。
)(55.621010255.6343m V B V gsc g gf =??==-
4.知常压下天然气各组分的体积组成：%0.874-CH ,％0.462-H C ，%0.183-H C ，
%5.0104-H C ， %5.72-N 。若相对密度为0.88，地层压力为15MPa ，地层温度为38C O ，
求天然气的压缩因子。
255.3608
.4==ch P γ 565.172
.198273
38=+=
rcH T
查图得0.805CH Z =
222
(1)0.805(17.5%) 1.0367.5%0.822
g CH N N N Z Z Y Z Y ∴=-+=?-+?=
5.某天然气在温度为93.33C O 、压力为14.06MPa 时，视临界温度和视临界压力分别为225.19K 和5.538MPa ，在该天然气中，S H 2的摩尔分数为18.41%，2CO 的摩尔分数为1.64%，试计算含S H 2和2CO 的天然气压缩因子。
6.求相对密度为0.743，地层压力为13.6MPa ，地层温度为93.3C O 时天然气的压缩因子。
7.在压力为10MPa ，温度为40C O 的砂岩地层中储藏有天然气，其物质的量的组成为:%,7.7%,3.6%,0.10%,0.6%,0.7012510483624-----H C H C H C H C CH 设岩层孔隙度为20%，气体饱和度为80%，求13m 岩层体积中的天然气量（标3m ） 解：
c 2.253
4.439
40273 1.244
251.64
c P P T T T γγ===+===
①33g 0.101325(27340)0.5870.00635(/)10(27320)
sc sc P TZ B m m PT ?+?=
==?+标 gs 120%80%0.0063525.20()o g V V S B φ∴==??=3地下标m
②4g 2733.45810t
B Z
P
-+=??
8.有一含气层（湿气），其地层压力为20MPa ,地层温度为75C O ，气体的相对密度为0.70，该气层的地下含气体积为3910m ，求该气层的储量。
5.10210.68950.7 4.61945132.222211
6.66670.7213.888920
4.3295
4.6194575273 1.627
213.8889c c P T P T γγ=-?==+?==
=+==
查0.835z =
44752733.45810 3.458100.8350.00502420
g T B Z P --+=???
=???= 911100.005024 1.9910(m )gs g V V B ∴===?3标
9.天然气的相对密度为0.70，地层温度为99C O ，地层压力为15.64MPa ，计算气体的体积系数。
10.某一地层气体在65.55C O 时，压缩因子Z 随压力P 的变化情况和表1.0所示。
表1.1
试绘出Z 和P 的关系曲线，并用图解法确定压力分别为7，15及28MPa 处的斜率，然后再求出在这些压力下的气体压缩系数。
11.已知某气井深4554m ，地层压力为54.141MPa ，地面平均温度为17.0C O ，地温梯度为0.02C O /m ，天然气的压缩因子为1.148，相对密度为0.574（干气），求天然气的地下密度。
45540.0217.0108.08t =?+=（℃） 0.57428.9716.464g g g g a a
M r M r M M =
?==?=g/mol
3484.4
g g g a g g g Mg
PV Z
RT Ma
M M P r M P
V ZRT ZRT
P
ZT ργρ=?===?=
12.已知某气井地层压力为53.752MPa ，地层温度为105.58C O ，根据天然气分析知，相对密度为0.57，临界压力为4.762MPa ，临界温度为192.3C O ，求天然气的地下密度。 13.气体组成如表1.2所示。
表1.2
若地层压力为136MPa ，地层温度为99C O ，求气体的粘度。
14.试估算某一凝析气藏气在49.2MPa 和104.44C O 下的粘度。已知这一气体的相对密度为0.90，并含有摩尔分数为2%的2N ，4%的2
CO 和6%的S H 2。
15.天然气的相对密度为0.743，地层压力为13.6MPa ，地层温度为93.3C O ，求天然气的绝对粘度和运动粘度。
16.某油田气的组成如表1.3所示。
表1.3
若油层温度为32C O ，油层压力为8.3MPa 。 （1）求气体的压缩因子； （2）求气体的体积系数；
（3）若油井日产气100003m （标准状态），它在地下所占的体积为多少？ （4）计算该气体的压缩系数；
（5）计算该气体的粘度。
（1）
8.3 1.8094.588
0.8232273
1.477206.44r P Z T γ?==?
??=?+?
==??
（2）42733.45810t
Bg Z
P
-+=? （3）40.010*******.2g g os V B V -=?=?=（m 3） （4）由P γ、T γ查[]gr C T P γγ?-图， 得0.142gr g C C →=
[])g gr C C T P T γγγ=?
111[()]111
[0.0625]4.5881.8090.820.14
g c Z
C P P Z P γγ
?=
-?=
+?= （5）
1
1
(0.01258()
n n
gi i i i x x mPa s μμ====∑∑
由P γ、T γ查得，
1 1.25
1.250.12580.0157()
g g g mPa s μμμ==?=?
17.有一凝析气藏。有其流体的高压物性分析得到压力-温度关系如图1.1所示，图中A 点代表气藏压力及密度。试分析：
（1）此气藏在开采过程中的相态变化；
（2）为了减少凝析油的损失，可采取什么措施？为什么？
18.根据某油田所取油样的高压物性试验，得到如图1.2所示的压力—温度关系图，油藏的压力及温度如A 点所示，试说明此油藏的类型，并分析开采过程中的变化情况。 19.原始气体组成列表于表 1.4中，以致原始地层压力i p =26.78MPa ，地层温度
T =346.68K 。计算地层温度下（收敛压力CV P =35.0MPa ,由其他资料得+7C 的临界温度
为596.9K ）。
表1.4地层温度不同压力下的平衡常数
20.某油井产物的i n 值和20C O 下的平衡常数见表1.5。
表1.5
试计算一次脱气分离出来的液量，并对分出液量进行对比。（已知脱气温度：20C O ；一次脱气压力：0.1MPa ；多级脱气时，一、二、三、四级脱气压力分别为5.0，3.0，1.0，0.1 MPa 。）
21．某地油层样品，在地层条件下原始体积为3103cm ，当地温降到15.5C O ，压力降到大气压时，液体体积减少到2043cm ，并析出218?1033cm 气体，计算天然气在原油中的溶解度。
解：
)
/(10085.1)(4.2215
.15273293
10218333os
gs 33o g gs m m V V Rs m T T V V 标标?==
=+??=?
=
22.在饱和压力下，13m 密度为8763/m k g 的原油中溶解相对密度为0.75的天然气1383m ，在饱和压力下体积系数为1.42，求饱和压力下原油的密度。 解：油的质量：876kg/m 331m ?=876kg
气的质量：kg
V M m M M g g g g g
a g a
g 72.12413875.0205.1/kg 90375.01075.0205.1205
.175.033g =??===??=∴=
=
==
ρρρρργ
饱和条件下油密度3/7.70442
.1172
.100072.124876m kg B V V M o sc gf
gf gf =?=+=
=
ρ
23.某断块地层压力为22.55 MPa ，地层温度为72C O ，泡点压力为
21.84MPa ，油气分析数据表1.6和表1.7，求当地层压力分别为21.0MPa 及20.0MPa 时的两相体积系数。
表1.6地层油的分析数据（泡点压力为21.84MPa ）
表1.7天然气的分析数据（g γ=0.684）
24.某一地层油在原始压力P i =18.5MPa 时的体积为103cm ；当地层压力降到14MPa 时，释放出的13.43cm 的气体后，油的体积为8.73cm ；原油在地面脱气后剩下的体积为7.83cm ，试求原始压力下油的体积系数、14MPa 时油的单相及两相体积系数。 解：（1）)(282.18
.710
33m m B oi ==
（2）,14MPa P = )(115.18
.77
.833m m B o ==
)(833.28
.74
.137.833m m B t =+=
25．由某一地层油样的高压物理性质试验，得出如图1.3所示的溶解度曲线。求： （1）原始溶解气油比； （2）泡点压力；
（3）当油层压力降到12.5MPa 时，从油中分出的游离气有多少？ 解：（1）)(7.1063m R s 标= （2））
（a 25.17b MP P = (3)单位体积油中，)
(4.251)3.817.106()(33m m V R R V os
s si g 标=?-=-=
26．查图版计算油藏压力为20MPa ，温度为93C O ，含盐质量浓度为3?1043/m g 的地层水的压缩系数。
27．某油藏地面原油的密度为0.87623/cm g ，所溶解的天然气的相对密度为0.80，油层温度为71.11C O ，溶解气油比为10033/m m ，试查图版估算在16.6MPa 下的底层油体积系数
解：φGlas （1980）公式：
3183.22)18762
.0076.1(6285.124)
1)11.71273(10625.5(8213.1)8
.0100(
0876.4)1076
.1(6285.124)110625.5(8213.1)
(
0876.43946.0)(3022.0lg 7447.1lg 989
.0173
.02
816.0989
.0173.02816
.0*
2*
*
=-++??
=-+??
=--=--O
g
s
b b b b T R P P P P γγ
?
?
????+?+?-+=--?+++=<∴=<==--）（））（（））（（时，
年）公式（和选择1019.0lg 110625.51076.12488.01)
1076.1(11104286.61o 1980az 6296
.256.166296.25sep sep 2
o gp gs
o
gs 2s 32s 1P T T R C C R C B P P Beggs ques V P P MPa P b b b γγγγγ
28．某地层油在地面脱气的密度为0.783/cm g ，脱出气体的相对密度为0.8，原始溶解气油比为17833/m m ，目前油藏压力为13.6MPa ，油藏温度为93C O ，试查图版确定地层油泡点压力、收缩率及粘度。
29.有一封闭未饱和油藏，如图1.4所示，原始储量在标准状况下为N （3m ），原始压力i p ，溶解气油比为si R （33/m m ）；目前压力P 低于泡点压力b P ,累积采油为p N (3m ),平均生
产气油比（累积产气与产油之比）为R p (33/m m ),目前压力下油、气体积系数分别为o B 、
g B ，溶解气油比为S R （33/m m ），试写出下列平衡表达式（不考虑岩石及束缚水弹性）：
原始溶解气量=采出气量+目前溶解气量+自由气量 解：[]
g o p oi s p p p si B B N N NB R N N N R NR )()(--+-+=
第二章
1. 某岩样的粒度组成如表
2.1所示，其孔隙度φ=25.9%，取校正系数C=1.3，试计算岩样的比面值。
表2.1
)
/(760)/(004.76)3
.02
24.06171.0812.068067.010017.0201.04(100%)9.251(63.11003232cm cm mm mm d C Si i
i ==++++++-?
==∑
2试证明等径球形颗粒正排列理想原始的孔隙度φ=47.5%。证明：设模型边长为L ，每边均排列直径为D 的小球n 个
解： 每个小球的表面积为2
D π，每个小球的体积为6
3
D π
D D
n D n S v ππ==3323
%64.476
16
3
33
3
33≈-
=-=
π
π
φD
n D n D n
3设有一块干净岩样，在空气中的质量g W 760.271=，饱和煤油后在煤油空气中的质量
g W 665.302=，饱和煤油后在煤油中的质量g W 178.193=，煤油的密度为0.8763/m g ，试求
该岩样的孔隙度。 解：321
o
W W 30.66527.760
3.3162()0.876
V cm ρ--=
=
=空隙
岩石受到的浮力等于其排开液体的重量。13
o
W W V ρ-=
骨架
23
o
o
W W W W 30.66519.178
13.11300.876
V ρρ---=
=
=
=湿浮
外表（cm 3）
∴2123W W 3.3162
0.253W W 13.1130
V V V φ-=
=
==+-空隙
骨架空隙
4设一油藏含油面积A=102km ，油层有效厚度m h 10=，孔隙度%20=φ，束缚水饱和度
%,20=wi S 在MPa P i 50.15=下原油体积系数02.1=oi B ，在泡点压力MPa p b 0.10=下原油体
积系数025.1=ob B ，考虑了束缚水在内的岩石的压缩系数14102--?=MPa C f (i p 间b P 的平均值)，试计算油藏的储量，综合压缩系数（i p ~b P 之间）和弹性储量。
（1）储量 )
m (1057.102.1%)201(%20101010)1(376地面?-????=-=oi
wi B S Ah V φ
（2）
)
1(10913.80.105.1502.1025.102.111
4MPa P P B B C b
ob o O -?=--?=
-?=
)
1(10426.3%
8010
913.8%2010
244
4
MPa S C C C C C o o f l f ---?=???+?=+=+=φφ
（3） 弹性储量
)
m (10838.1025.1)105.15(10101010426.3)(3564地面?=-?????=-=?-ob
b i B P P CAh V
5已知某一过饱和油藏中含束缚水为24%，测得油，水及岩石的压缩系数分别为
141070--?=MPa C o ，14105.4--?=MPa C w ，14104.1--?=MPa C f ，油藏的孔隙度为27%，试
求该油藏的综合压缩系数。 解：()f o o w w C C C S C S φ=++
=4
441.410
27%[(124%)701024% 4.510]---?+?-??+??
=16.064
10-?
6.设第五题中油藏含油体积为361015m ?（原始压力下），原始压力为2
7.0MPa ，泡点压力为21.3MPa ,泡点压力下油的体积系数为1.2，试计算该油藏的弹性采油量。
解：()/i b ob V C V P P B ?=-
=16.064
10-?6
1510(2721.3)/1.2???- =1.1445
10?（cm 3
）
7.油藏的岩层压缩系数为14105.8--?MPa ，水的压缩系数为141027.4--?MPa ，油的压缩系数为141007.17--?MPa ，气体的压缩系数为141034.213--?MPa ，束缚水饱和度为25%，气体饱和度为5%，孔隙度为20%，试计算该油藏的综合压缩系数。 解：()p o o w w g g C C C S C S C S φ=+++
=8.53410-?+[25%444
4.27105%213.3410(125%5%)17.0710---??+??+--??]
=4
32.213510-?(1
MPa )
8.设一直径为2.5cm ，长为6.0cm 的圆柱形岩心在0.3MPa 的压差下，通入粘度为2.5s mPa ?的油且流量为s cm /8.03，岩心被该岩样100%饱和，求该岩样的渗透率。 解：)m (815.035.24
6
5.28.022μπμ=???=?=
P A L Q K 9对于第8题中的岩心，若该用粘度为0.75s mPa ?的盐水100%饱和，试求0.5MPa 压差下盐水的流量。
解：3
20.3395 2.55
4 4.444()0.7
5 2.5
cm S KA P
Q l
π
μ?
???=
==?
10在上游压力0.113MPa 和下游压力0.1MPa 的压差作用下，粘度为0.018s mPa ?的空气通过直径为cm 5.2，长度为cm 8.2的圆柱形岩心，流量为s cm /514.03，求岩心的气体渗透率。 解：)(038.0)
113.1(5.24
8
.2018.01514.02)
(2g 22222
22
1m P P A L Q K o o μπ
μ=-????=
-=
11已知岩心截面积为4.92cm ，长为3cm ，气测渗透率的数据见表2.2，测试温度20C O ，空气粘度0.0182s mPa ?，出口压力0.0979MPa ，试求岩心的等效流体渗透率。
表2.2
12设长度均一的100根内径为0.02in 的毛管和50根内径0.01in 的毛管，装在一根半径为1in 的管子中，毛管间孔隙填满石蜡，渗流只发生在毛管中，求模型的渗透率。
解：)(6.808)54.2202
.0(
54.2100
8242
4
111m r A N K μπππ=???==
)(52.28
)54.2201
.0(
54
.250
8242
4222m r A N K μπππ=???==
)(1.83221m K K K μ=+=
13根据Kozeny 方程推导实验测量比面公式。推导中采用国际单位，取Kozeny 常数为5。 14设一油基泥浆取岩样蒸馏洗油前质量g W 1001=，洗油烘干后质量g W 922=，蒸馏出水的体积314cm V W =，岩石密度3/2cm g ，原油密度3/8162.0cm g ，岩石孔隙度%25=φ。计算：
（1）岩石的含油，含水饱和度；
（2）若水体积系数03.1=W B ，求岩石在原始油藏条件下的含油饱和度。 解：w
o
W W W 1009241
4.9008cm 0.8162
V ρ----?=
=
=312油
f W 92
46cm 2
V ρ=
=
=32
石
（1）o f 4.9008
42.6%4625%V S V φ=
==?油 w f 434.8%4625%
V S V φ===?w
（2）f 4 1.03
11164.2%4625%
w oi wc V B S S V φ?=-=-
=-=?w
15已知某岩石孔隙度为20%，渗透率为0.52m μ，试求岩石的平均孔隙度和比面。 解：)(472.42
.05
.088m K
r μφ
=?=
=
)(9.89410
47.42.0223
24cm cm r S v =??==
-φ 16某一油层包括两个沙层：一层厚4.57m ，渗透率为310150-?2m μ；另一层厚3.05m ，渗透率为310400-?2m μ，求油层平均渗透率。 解：21Q Q Q +=
L
P
A K L P A K L P KA μμμ?+
?=?2211 )m (101.25005
.357.41040005.31057150.42333212211μ---?=+??+?=++=?h h h K h K K
17某油层横向渗透率为分布不均匀，分别为0.05,0.2和0.52m μ，相应各层高度分别为12.19,3.05和22.86m ，求油层的平均渗透率。
12.19 3.0522.86
0.1250m 12.19 3.0522.860.050.2
0.5i
i i
L K L K
μ++=
=
=??
++ ?
??∑∑2（）
18某一裂缝性石灰岩，其基质渗透率小于2m μ3100.1-?，裂缝密度为202/m 条，平均裂缝宽度为0.127mm ，长度为32cm 。假设裂缝方向与液流方向相同，求裂缝的渗透率是多少？
解： ()3
343
2
f 8
0.127103210n 20 1.0925()1211012
b l K m A μ???==?=? 第三章
1如图3.1所示，将三块性质相同的岩石放在水中，画出油滴在各个表面上的形状，并判断岩石表面的润湿性。
2三支不同半径的毛管(mm r mm r mm r 01.0,1.0,0.1321===）插在同一杯水中，测出水的表面张力为m mN /3.72，三支毛管中的水面与毛管壁的润湿角为o 30，水的密度为
3/0.1cm g ，求这三支毛管中水面上升的高度。
解：gh r
P w c ρθ
σ==
cos 2
)(78.128.9100.1100.130cos 103.722cos 233311mm g r h o
w =???????==∴--ρθσ
)(78.1278.9100.1101.030cos 103.722cos 23
3322mm g r h o
w =???????==--ρθσ )(8.12778
.9100.11001.030cos 103.722cos 23
3333mm g r h o
w =???????==--ρθσ 3.将第2题中的三根毛管插入盛有油和水的杯中（浸没于油中），油的密度为3/87.0cm g ，水的密度为3/1cm g ，并测的油水界面张力为m mN /33，润湿角均为o 30，求这三支毛管中的水面上升高度。 解：g
r g P h o w o w c )(cos 2)(ρρθ
σρρ-=-=
)(86.448.910)87.01(100.130cos 103323
3031mm h o
=??-?????=-- )(6.4488.910)87.01(101.030cos 1033233032mm h o
=??-?????=--
)(44868
.910)87.01(1001.030cos 103323
3033mm h o
=??-?????=-- 4.如图3.2所示，一毛管中存在一气泡，气泡静止时测得油气界面与毛管壁的润湿角为o
45，
对毛管一端加压，使气泡移动，移动开始时测得润湿角分别是o 60'
=θ
o 30''=θ，
若油气界面张力为m mN /24，毛管内半径为0.1m mN /，试求使气泡移动时所加的附加压差。（不计气泡对管壁垂向的毛管效应产生的阻力）
解：)(4.99)5.045(cos 101.010242)5.0(cos 2033
1a c P r P =-???=-=--θσ )(69.175)60cos 30(cos 101.010242)cos (cos 203
3///2a o
c P r P =-???=-=--θθσ )(09.27569.1574.9921a c c c P P P P =+=+=∴总
5. 如图3.3所示是一变截面毛细管，cm r cm r 1,1.021==，有一气泡欲通过窄口，气泡两端为
原油。测得油气界面的界面张力为21.8m mN /，接触窄口产生最大变形时的接触角分别是o 151=θ，o 902=θ（曲面趋于平面）
，计算气泡通过窄口时产生的最大阻力。
解：
)/(11.42)10
190
cos 101.015cos (
108.212)cos cos (2)1
1(
222
20
32
211213m N r r R R P c =?-???=-=-=---θθσσ
6. 用半渗隔板法测得的某岩样的气驱水毛管力数据列于表3.1中，试根据该表绘制毛管力曲
线，并求出阈压、饱和度中值压力（%50=W S ）及最小含水饱和度。
表3.1
7.已知下列资料：水银的表面张力为480m mN /，水银—空气-岩石体系的润湿角为o 160，油藏条件下油水界面张力为30m mN /，油-水-岩石体系的润湿角为o 139，油、水密度差为
3/4.0cm g ，有压汞曲线知饱和度中值压力为Pa 51084.9?，阈压为Pa 51011.2?。求：
（1）油藏条件下岩石中非润湿相饱和度为50%时，油水相压力差是多少？ 解：r
P Hg
Hg Hg c cos 250σ=
r
P wo
wo wo c cos 250σ=
)(1094.41084.9160
cos 480139cos 30cos cos 24500505a Hg c Hf Hg wo wo wo
c P P P ?=????=?=∴θσσ
（2）引起水的驱替所需要的最小压力是多少？ 解：)(10059.11011.2160
cos 480139cos 30cos cos 24500a T Hf Hg wo wo c P P P ?=????=?=∴θσσ最小
8.在室内用半渗隔板法测某一油藏岩样的气驱水毛管力曲线，测得%50=W S 时，毛管力
Pa p cL 5106.0?=p ，室内条件下水的表面张力m mN wg /72=σ；油藏条件下，油水界面
张力m mN wo /24=σ，水的密度3/088.1cm g w =ρ，油的密度3/848.0cm g o =ρ；自由水面海拔高度为-1000m ，油藏岩石亲水，地面，地下条件下水对岩石润湿角相同。求： （1）该油藏在%50=W S 的含水饱和度面距自由水面的距离； 解：r
gh r P o w cL θ
σρρθσcos 2)(cos 2211=
-==
5
310
6.0cos 10722cos 2???==∴-θ
θσcL P r 上升高度 )(50.88.910)848.0088.1(10
6.0cos 10722cos 10242)(,cos 23
5
3321m g r h o w =??-??????=-=--θθ
ρρθσ
（2）含水饱和度%50=W S 面的海拔高度。
)(5.99150.81000m H -=+-=
9.某岩样由毛管力资料得到油排水的阈压为Pa 51042.0?，而空气排油的阈压为
Pa 51046.0?测得油-水界面张力为m mN /280，空气-油界面张力为m mN /249，求该岩
样的润湿指数和视接触角，并判断其润湿性。
解：812.010
2801046.010*******.0cos cos 3
53
5=??????===--wo Tog og Two og wo P P W σσθθ 07.35812.0arccos arccos
===wo
Tog og Two wo P P σσθ
10.实验测得三块岩样的毛管力曲线如图3.4所示，试比较三块岩样的最大孔隙的大小、分选性的好坏、主要孔道半径的大小、束缚水饱和度的大小。 解：最大孔隙：b a c >>
分选性：c b a >> 主要喉道半径：b c a >>
1.1 如果将等体积球分别排列成下列结构，设x 表示钢球所占体积与总体积之比，证明结构x简单立方π/ 6 ≈0.52体心立方3π/ 8 ≈0.68面心立方2π/ 6 ≈0.74六方密 排2π/ 6 ≈0.74金刚石3π/16 ≈0.34 解：设钢球半径为r ，根据不同晶体结构原子球的排列，晶格常数a 与r 的关系不同，分别为：简单立方：a = 2r 金刚石：根据金刚石结构的特点，因为体对角线四分之一处的原子与角上的原子紧贴，因此有 1.3 证明：体心立方晶格的倒格子是面心立方；面心立方晶格的倒格子是体心立方。 证明：体心立方格子的基矢可以写为
面心立方格子的基矢可以写为 根据定义，体心立方晶格的倒格子基矢为 同理 与面心立方晶格基矢对比，正是晶格常数为4π/ a的面心立方的基矢，说明体心立方晶格的倒格子确实是面心立方。注意，倒格子不是真实空间的几何分布，因此该面心立方只是形式上的，或者说是倒格子空间中的布拉菲格子。根据定义，面心立方的倒格子基矢为 同理 而把以上结果与体心立方基矢比较，这正是晶格常数为4πa的体心立方晶格的基矢。 证明：根据定义，密勒指数为的晶面系中距离原点最近的平面ABC 交于基矢的截距分别为 即为平面的法线
根据定义，倒格子基矢为 则倒格子原胞的体积为 1.6 对于简单立方晶格，证明密勒指数为(h, k,l)的晶面系，面间距d 满足 其中a 为立方边长。 解：根据倒格子的特点，倒格子 与晶面族(h, k,l)的面间距有如下关系 因此只要先求出倒格，求出其大小即可。 因为倒格子基矢互相正交，因此其大小为 则带入前边的关系式，即得晶面族的面间距。 1.7 写出体心立方和面心立方晶格结构的金属中，最近邻和次近邻的原子数。若立方边长为a ，写出最近邻和次近邻的原子间距。 答：体心立方晶格的最近邻原子数（配位数）为8，最近邻原子间距等于 次近邻原子数为6，次近邻原子间距为a ；
第一章 储层岩石的物理特性 24、下图1-1为两岩样的粒度组成累积分布曲线，请画出与之对应的粒度组成分布曲线，标明坐标并对曲线加以定性分析。 Log d i W Wi 图1-1 两岩样的粒度组成累积分布曲线 答：粒度组成分布曲线表示了各种粒径的颗粒所占的百分数，可用它来确定任一粒级在岩石中的含量。曲线尖峰越高，说明该岩石以某一粒径颗粒为主，即岩石粒度组成越均匀；曲线尖峰越靠右，说明岩石颗粒越粗。一般储油砂岩颗粒的大小均在1～之间。 粒度组成累积分布曲线也能较直观地表示出岩石粒度组成的均匀程度。上升段直线越陡，则说明岩石越均匀。该曲线最大的用处是可以根据曲线上的一些特征点来求得不同粒度属性的粒度参数，进而可定量描述岩石粒度组成的均匀性。 曲线A 基本成直线型，说明每种直径的颗粒相互持平，岩石颗粒分布不均匀；曲线B 上升段直线叫陡，则可看出曲线B 所代表的岩石颗粒分布较均匀。 30、 孔隙度的一般变化范围是多少常用测定孔隙度的方法有哪些影响孔隙度 大小的因素有哪些 答：1）根据我国各油气田的统计资料，实际储油气层储集岩的孔隙度范围大致为：致密砂岩孔隙度自＜1%～10%；致密碳酸盐岩孔隙度自＜1%～5%；中等砂岩孔隙度自10%～20%；中等碳酸盐岩孔隙度自5%～10%；好的砂岩孔隙度自20%～35%；好的碳酸盐岩孔隙度自10%～20%。 3）岩石孔隙度的测定方法有实验室内直接测定法和以各种测井方法为基础的间接测定法两类。间接测定法影响因素多，误差较大。实验室内通过常规岩心分析法可以较精确地测定岩心的孔隙度。 # 4）对于一般的碎屑岩 (如砂岩)，由于它是由母岩经破碎、搬运、胶结和压实而成，因此碎屑颗粒的矿物成分、排列方式、分选程度、胶结物类型和数量以
《固体物理学》习题解答 ( 仅供参考) 参加编辑学生 柯宏伟（第一章），李琴（第二章），王雯（第三章），陈志心（第四章），朱燕（第五章），肖骁（第六章），秦丽丽（第七章） 指导教师 黄新堂 华中师范大学物理科学与技术学院2003级
2006年6月 第一章 晶体结构 1. 氯化钠与金刚石型结构是复式格子还是布拉维格子，各自的基元为何？写出 这两种结构的原胞与晶胞基矢，设晶格常数为a 。 解： 氯化钠与金刚石型结构都是复式格子。氯化钠的基元为一个Na +和一个Cl － 组成的正负离子对。金刚石的基元是一个面心立方上的Ｃ原子和一个体对角线上的Ｃ原子组成的Ｃ原子对。 由于NaCl 和金刚石都由面心立方结构套构而成，所以，其元胞基矢都为： 12 3()2()2()2a a a ? =+?? ?=+?? ?=+?? a j k a k i a i j 相应的晶胞基矢都为： ,,.a a a =?? =??=? a i b j c k 2. 六角密集结构可取四个原胞基矢 123,,a a a 与4a ,如图所示。试写出13O A A '、1331A A B B 、2255A B B A 、123456A A A A A A 这四个晶面所属晶面族的 晶面指数()h k l m 。 解： (1)．对于13O A A '面，其在四个原胞基矢 上的截矩分别为：１，１，1 2 -，１。所以， 其晶面指数为()1121。
(2)．对于1331A A B B 面，其在四个原胞基矢上的截矩分别为：１，１，1 2-，∞。 所以，其晶面指数为()1120。 (3)．对于2255A B B A 面，其在四个原胞基矢上的截矩分别为：１，1-，∞，∞。所以，其晶面指数为()1100。 (4)．对于123456A A A A A A 面，其在四个原胞基矢上的截矩分别为：∞，∞，∞，１。所以，其晶面指数为()0001。 3. 如将等体积的硬球堆成下列结构，求证球体可能占据的最大体积与总体积的 比为： 简立方： 6 π ；六角密集：6；金刚石： 。 证明： 由于晶格常数为a ，所以： (1)．构成简立方时，最大球半径为2 m a R = ，每个原胞中占有一个原子， 3 34326m a V a π π??∴== ??? 36 m V a π∴ = (2)．构成体心立方时，体对角线等于４倍的最大球半径，即：4m R ，每个晶胞中占有两个原子， 3 3 422348m V a π??∴=?= ? ??? 32m V a ∴ = (3)．构成面心立方时，面对角线等于４倍的最大球半径，即：4m R ，每个晶胞占有４个原子， 3 3 444346 m V a a π??∴=?= ? ???
《油层物理》综合复习资料 一、名词解释 1、相对渗透率：同一岩石中，当多相流体共存时，岩石对每一相流体的有效渗透率与岩石绝对渗透率的比值。 2、润湿反转：由于表面活性剂的吸附，而造成的岩石润湿性改变的现象。 3、泡点：指温度（或压力）一定时,开始从液相中分离出第一批气泡时的压力（或温度）。 4. 流度比：驱替液流度与被驱替液流度之比。 5、有效孔隙度：岩石在一定的压差作用下，被油、气、水饱和且连通的孔隙体积与岩石外表体积的比值。 6、天然气的压缩因子：在一定温度和压力条件下,一定质量气体实际占有的体积与在相同条件下理想气体占有的体积之比。 7、气体滑动效应：在岩石孔道中,气体的流动不同于液体。对液体来讲,在孔道中心的液体分子比靠近孔道壁表面的分子流速要高；而且,越靠近孔道壁表面,分子流速越低；气体则不同,靠近孔壁表面的气体分子与孔道中心的分子流速几乎没有什么差别。Klinbenberg把气体在岩石中的这种渗流特性称之为滑动效应,亦称Klinkenberg效应。 8、毛管力：毛细管中弯液面两侧两相流体的压力差。 9、润湿：指液体在分子力作用下在固体表面的流散现象。 10、洗油效率：在波及范围内驱替出的原油体积与工作剂的波及体积之比。 11、束缚水饱和度：分布和残存在岩石颗粒接触处角隅和微细孔隙中或吸附在岩石骨架颗粒表面的不可能流动水的体积占岩石孔隙体积的百分数称为束缚水饱和度。 12、地层油的两相体积系数：油藏压力低于饱和压力时，在给定压力下地层油和其释放出气体的总体积与它在地面脱气后的体积之比。 13、吸附：溶质在相界面浓度和相内部浓度不同的现象。 二、填空题 1、1、润湿的实质是_固体界面能的减小。 2、天然气的相对密度定义为：标准状态下，天然气的密度与干燥空气的密度之比。 3、地层油的溶解气油比随轻组分含量的增加而增加，随温度的增加而减少；当压力小于泡点压力时，随压力的增加而增加；当压力高于泡点压力时，随压力的增加而不变。 4、常用的岩石的粒度组成的分析方法有：筛析法和沉降法。 5、地层水依照苏林分类法可分为氯化钙、氯化镁、碳酸氢钠和硫酸钠四种类型。 6、砂岩粒度组成的累计分布曲线越陡，频率分布曲线尖峰越高，表示粒度组成越均匀; 7、灰质胶结物的特点是遇酸反应；泥质胶结物的特点是遇水膨胀,分散或絮凝；硫酸盐胶结物的特点是_高温脱水。 8、天然气的体积系数远远小于1。 9、同一岩石中各相流体的饱和度之和总是等于1。 10、对于常规油气藏，一般，地层流体的B o＞1，B w≈1，B g<< 1 11、地层油与地面油的最大区别是高温、高压、溶解了大量的天然气。 12、油气分离从分离原理上通常分为接触分离和微分分离两种方式。 13、吸附活性物质引起的固体表面润湿反转的程度与固体表面性质、活性物质的性质、活性物质的浓度等因素有关。
第一章 储层岩石的物理特性 24、下图1-1为两岩样的粒度组成累积分布曲线，请画出与之对应的粒度组成分布曲线，标明坐标并对曲线加以定性分析。 ∑Log d i W Wi 图1-1 两岩样的粒度组成累积分布曲线 答：粒度组成分布曲线表示了各种粒径的颗粒所占的百分数，可用它来确定任一粒级在岩石中的含量。曲线尖峰越高，说明该岩石以某一粒径颗粒为主，即岩石粒度组成越均匀；曲线尖峰越靠右，说明岩石颗粒越粗。一般储油砂岩颗粒的大小均在1～0.01mm 之间。 粒度组成累积分布曲线也能较直观地表示出岩石粒度组成的均匀程度。上升段直线越陡，则说明岩石越均匀。该曲线最大的用处是可以根据曲线上的一些特征点来求得不同粒度属性的粒度参数，进而可定量描述岩石粒度组成的均匀性。 曲线A 基本成直线型，说明每种直径的颗粒相互持平，岩石颗粒分布不均匀；曲线B 上升段直线叫陡，则可看出曲线B 所代表的岩石颗粒分布较均匀。 30、度的一般变化范围是多少，Φa 、Φe 、Φf 的关系怎样？常用测定孔隙度的方 法有哪些？影响孔隙度大小的因素有哪些？ 答：1）根据我国各油气田的统计资料，实际储油气层储集岩的孔隙度范围大致为：致密砂岩孔隙度自＜1%～10%；致密碳酸盐岩孔隙度自＜1%～5%；中等砂岩孔隙度自10%～20%；中等碳酸盐岩孔隙度自5%～10%；好的砂岩孔隙度自20%～35%；好的碳酸盐岩孔隙度自10%～20%。 2）由绝对孔隙度a φ、有效孔隙度e φ及流动孔隙度ff φ的定义可知：它们之间的关系应该是a φ>e φ>ff φ。 3）岩石孔隙度的测定方法有实验室内直接测定法和以各种测井方法为基础的间接测定法两类。间接测定法影响因素多，误差较大。实验室内通过常规岩心
第二章油层物理选择题 2-1石油是（）。 A.单质物质； B.化合物； C.混合物； D.不能确定 答案为C。 2-2 对于单组分烃，在相同温度下，若C原子数愈少，则其饱和蒸汽压愈（），其挥发性愈（）。 A.大，强 B.大，弱 C.小，强 D.小，弱 答案为A 2-3 对于双组分烃体系，若较重组分含量愈高，则相图位置愈（）；临界点位置愈偏（）。 A.高左； B.低，左； C.高，左； D.低，右 答案为D 2-4 多级脱气过程，各相组成将（）发生变化，体系组成将（）发生变化。 A.要，要； B.要，不 C.不，要； D.不，不。 答案为A 2-5 一次脱气与多级脱气相比，前者的分离气密度较（），前者的脱气油密度较（）。 A.大，大； B.大，小； C.小，大； D.小，小 答案为A 2-6 单组分气体的溶解度与压力（），其溶解系数与压力（）。 A.有关，有关； B.有关，无关； C.无关，有关； D.无关，无关。 答案为B 2-7 就其在相同条件下的溶解能力而言，CO 2、N 2 、CH 4 三者的强弱顺序为： >N 2>CH 4 ; >CH 4 >CO 2 >CO 2 >N 2 >CH 4 >N 2 答案为D 2-8 若在某平衡条件下，乙烷的平衡常数为2，此时其在液相中的摩尔分数为20%，则其在气相中的摩尔分数为（）。
% % % % 答案为C 2-9 理想气体的压缩系数仅与（）有关。 A.压力； B.温度； C.体积 D.组成 答案为A 2-10 在相同温度下，随压力增加，天然气的压缩因子在低压区间将（），在高压区间将（）。 A.上升，上升； B.上升，下降； C.下降，上升； D.下降，下降。 答案为C 2-11 天然气的体积系数恒（）1，地层油的体积系数恒（）1。 A.大于，大于； B.大于，小于； C.小于，大于； D.小于，小于。 答案为C 2-12 天然气的压缩系数将随压力增加而（），随温度增加而（）。 A.上升，下降； B.下降；上升 C.上升，上升 D.下降，下降答案为B 2-13 形成天然气水化物的有利条件是（）。 A.高温高压； B.高温低压; C.低温高压； D.低温低压 答案为D 2-14 若地面原油中重质组分含量愈高，则其相对密度愈（），其API度愈（）。 A.大，大； B.大，小； C.小，大； D.小，小 答案为B 2-15在饱和压力下，地层油的单相体积系数最（），地层油的粘度最（）。A.大，大； B.大，小； C.小，大； D.小，小 答案为B 2-16地层油的压缩系数将随压力增加而（），随温度增加而（）。 A.上升，上升； B.上升，下降； C.下降，上升； D.下降，下降
《固体物理学》习题解答 黄昆 原著 韩汝琦改编 （陈志远解答，仅供参考） 第一章 晶体结构 1.1、 解：实验表明，很多元素的原子或离子都具有或接近于球形对称结构。因此，可以把这些原子或离子构成的晶体看作是很多刚性球紧密堆积而成。这样，一个单原子的晶体原胞就可以看作是相同的小球按点阵排列堆积起来的。它的空间利用率就是这个晶体原胞所包含的点的数目n 和小球体积V 所得到的小球总体积nV 与晶体原胞体积Vc 之比，即：晶体原胞的空间利用率， Vc nV x = （1）对于简立方结构：（见教材P2图1-1） a=2r ， V= 3 r 3 4π，Vc=a 3，n=1 ∴52.06r 8r 34a r 34x 3 333=π=π=π= （2）对于体心立方：晶胞的体对角线BG=x 3 3 4a r 4a 3=?= n=2, Vc=a 3 ∴68.083)r 3 34(r 342a r 342x 3 3 33≈π=π?=π?= （3）对于面心立方：晶胞面对角线BC=r 22a ,r 4a 2=?= n=4，Vc=a 3 74.062) r 22(r 344a r 344x 3 3 33≈π=π?=π?= （4）对于六角密排：a=2r 晶胞面积：S=62 60sin a a 6S ABO ??=??=2 a 233 晶胞的体积：V=332r 224a 23a 3 8 a 233C S ==?= ? n=1232 1 26112+?+? =6个 74.062r 224r 346x 3 3 ≈π=π?= （5）对于金刚石结构，晶胞的体对角线BG=3 r 8a r 24a 3= ??= n=8, Vc=a 3
4.6 第二章油层物理选择题 2-1石油是（）。 A.单质物质； B.化合物； C.混合物； D.不能确定 答案为C。 2-2 对于单组分烃，在相同温度下，若C原子数愈少，则其饱和蒸汽压愈（），其挥发性愈（）。 A.大，强 B.大，弱 C.小，强 D.小，弱 答案为A 2-3 对于双组分烃体系，若较重组分含量愈高，则相图位置愈（）；临界点位置愈偏（）。 A.高左； B.低，左； C.高，左； D.低，右 答案为D 2-4 多级脱气过程，各相组成将（）发生变化，体系组成将（）发生变化。 A.要，要； B.要，不 C.不，要； D.不，不。 答案为A 2-5 一次脱气与多级脱气相比，前者的分离气密度较（），前者的脱气油密度较（）。 A.大，大； B.大，小； C.小，大； D.小，小 答案为A 2-6 单组分气体的溶解度与压力（），其溶解系数与压力（）。 A.有关，有关； B.有关，无关； C.无关，有关； D.无关，无关。 答案为B 2-7 就其在相同条件下的溶解能力而言，CO2、N2、CH4三者的强弱顺序为：A.CO2>N2>CH4; B.N2>CH4>CO2 C.CH4>CO2>N2 D.CO2>CH4>N2 答案为D 2-8 若在某平衡条件下，乙烷的平衡常数为2，此时其在液相中的摩尔分数为20%，则其在气相中的摩尔分数为（）。 A.10% B.80% C.40% D.20% 答案为C 2-9 理想气体的压缩系数仅与（）有关。 A.压力； B.温度； C.体积 D.组成 答案为A 2-10 在相同温度下，随压力增加，天然气的压缩因子在低压区间将（），在高压区间将（）。 A.上升，上升； B.上升，下降； C.下降，上升； D.下降，下降。 答案为C 2-11 天然气的体积系数恒（）1，地层油的体积系数恒（）1。 A.大于，大于； B.大于，小于； C.小于，大于； D.小于，小于。 答案为C 2-12 天然气的压缩系数将随压力增加而（），随温度增加而（）。 A.上升，下降； B.下降；上升 C.上升，上升 D.下降，下降答案为B 2-13 形成天然气水化物的有利条件是（）。 A.高温高压； B.高温低压; C.低温高压； D.低温低压
第一章 1.将气体混合物的质量组成换算为物质的量的组成。气体混合物的质量组成如下： %404-CH ,%1062-H C ，%1583-H C ，%25104-H C ，%10105-H C 。 解：按照理想气体计算： 2.已知液体混合物的质量组成：%.55%,35%,1012510483---H C H C H C 将此液体混合物的质量组成换算为物质的量的组成。 解： 3．已知地面条件下天然气各组分的体积组成：%23.964-CH ,%85.162-H C ， %83.083-H C ，%41.0104-H C ， %50.02-CO ，%18.02-S H 。若地层压力为15MPa ， 地层温度为50C O 。求该天然气的以下参数：（1）视相对分子质量；（2）相对密度；（3）压缩因子；（4）地下密度；（5）体积系数；（6）等温压缩系数；（7）粘度；（8）若日产气为104m 3,求其地下体积。 解：
（1）视相对分子质量 836.16)(==∑i i g M y M （2）相对密度 580552029 836 16..M M a g g == = γ （3）压缩因子 244.3624.415=== c r p p p 648.102 .19627350=+==c r T T T （4）地下密度 ）（＝） （3/95.11127350008314.084.0836.1615m kg ZRT pM V m g g +???=== ρ
（5）体积系数 )/(10255.6202735027315101325.084.0333m m T T p p Z p nRT p ZnRT V V B sc sc sc sc gsc gf g 标-?=++??=??=== （6）等温压缩系数 3.244 1.648 0.52 []） （＝＝ 1068.0648 .1624.452 .0-???= MPa T P T C C r c r gr g （7）粘度 16.836 50 0.0117
第一章 金属自由电子气体模型习题及答案 1. 你是如何理解绝对零度时和常温下电子的平均动能十分相近这一点的？ [解答] 自由电子论只考虑电子的动能。在绝对零度时，金属中的自由（价）电子，分布在费米能级及其以下的能级上，即分布在一个费米球内。在常温下，费米球内部离费米面远的状态全被电子占据，这些电子从格波获取的能量不足以使其跃迁到费米面附近或以外的空状态上，能够发生能态跃迁的仅是费米面附近的少数电子,而绝大多数电子的能态不会改变。也就是说，常温下电子的平均动能与绝对零度时的平均动能十分相近。 2. 晶体膨胀时，费米能级如何变化？ [解答] 费米能级 3/222 )3(2πn m E o F = ， 其中n 单位体积内的价电子数目。晶体膨胀时，体积变大，电子数目不变，n 变小，费密能级降低。 3． 为什么温度升高，费米能反而降低？ [解答] 当K T 0≠时，有一半量子态被电子所占据的能级即是费米能级。除了晶体膨胀引起费米能级降低外，温度升高，费米面附近的电子从格波获取的能量就越大，跃迁到费米面以外的电子就越多，原来有一半量子态被电子所占据的能级上的电子就少于一半，有一半量子态被电子所占据的能级必定降低，也就是说，温度生高，费米能反而降低。 4． 为什么价电子的浓度越大，价电子的平均动能就越大？ [解答] 由于绝对零度时和常温下电子的平均动能十分相近，我们讨论绝对零度时电子的平均动能与电子的浓度的关系。 价电子的浓度越大，价电子的平均动能就越大，这是金属中的价电子遵从费米—狄拉克统计分布的必 然结果。在绝对零度时，电子不可能都处于最低能级上，而是在费米球中均匀分布。由式 3/120)3(πn k F =可知，价电子的浓度越大费米球的半径就越大，高能量的电子就越多，价电子的平均动能 就越大。这一点从3 /2220)3(2πn m E F =和3/222)3(10353πn m E E o F ==式看得更清楚。电子的平均动能E 正比于费米能o F E ，而费米能又正比于电子浓度3 2l n 。所以价电子的浓度越大，价电子的平均动能就越大。 5． 两块同种金属，温度不同，接触后，温度未达到相等前，是否存在电势差？为什么？ [解答] 两块同种金属，温度分别为1T 和2T ，且21T T >。在这种情况下，温度为1T 的金属高于费米能o F E 的电子数目，多于温度为2T 的金属高于费米能o F E 的电子数目。两块同种金属接触后，系统的能量要取最小值，温度为1T 的金属高于o F E 的部分电子将流向温度为2T 的金属。温度未达到相等前，这种流动一直持续，期间，温度为1T 的金属失去电子，带正电；温度为2T 的金属得到电子，带负电，两者出现电势差。
第一篇 储层流体的高压物性 第一章 天然气的高压物理性质 一、名词解释。 1.天然气视分子量（gas apparent molecular weight ）： 2.天然气的相对密度g (gas relative density ) : 3.天然气的压缩因子Z(gas compressibility factor) ： 4.对应状态原理(correlation state principle) ： 5.天然气压缩系数Cg （gas compressive coefficient ）： 6.天然气体积系数Bg (gas formation volume factor)： 二．判断题。√×× ×√√×× 1．体系压力愈高，则天然气体积系数愈小。 （√ ） 2．烃类体系温度愈高，则天然气压缩因子愈小。 （× ） 3．体系压力越大，天然气等温压缩率越大。 （× ） 4．当二者组分相似，分子量相近时，天然气的粘度增加。 （ ） 5．压力不变时，随着温度的增加，天然气的粘度增加。 （× ） 6．天然气水合物形成的有利条件是低温低压。 （√ ） 7．温度不变时，压力增加，天然气体积系数减小。 （√ ） 8．温度不变时，压力增加，天然气分子量变大。 （× ） 9. 当压缩因子为1时，实际气体则成为理想气体。 （× ） 三．选择题。ACACBDB 1.理想气体的压缩系数与下列因素有关 1.理想气体的压缩系数与下列因素有关 A.压力 B.温度 C.体积 D.组成 ( A ) 2.在相同温度下，随着压力的增加，天然气压缩因子在低压区间将 在高压区间将 A.上升，上升 B.上升，下降 C.下降，上升 D.下降，下降 ( C ) 3.对于单组分烃，在相同温度下，若C 原子数愈少，则其饱和蒸气压愈 其挥发性愈 A.大，强 B.小，弱 C.小，强 D.大，弱 ( A ) 4.地层中天然气的密度 地面天然气的密度。 A.小于 B.等于 C.大于 D.视情况定 ( C )5.通常用来计算天然气体积系数的公式为 =Cg(273+t)/293P =V 地下/ V 地面
第一章储层流体的物理性质二. 计算题 1．（1）该天然气的视分子量M=18.39 该天然气的比重γg=0.634 （2）1mol该天然气在此温度压力下所占体积： V≈2.76×10-4(m3) 2．（1）m≈69.73×103(g) （2）ρ≈0.0180×106(g/m3)=0.0180(g/cm3) 3. Z=0.86 4. Bg=0.00523 5. Ng=21048.85×104(m3) 6. （1）Cg=0.125(1/Mpa) （2）Cg=0.0335(1/Mpa) 7. Z=0.84 8. Vg地面=26.273（标准米3） 9. ρg=0.2333(g/cm3) 10. ρg=0.249(g/cm3) 11. Ppc=3.87344（MPa） Pc1﹥Ppc﹥Pc2 12. （1）Z≈0.82 （2）Bg=0.0103 （3）Vg =103(m3) 地下 （4）Cg=0.1364(1/Mpa) （5）μg=0.0138（mpa﹒s） 13. Rs CO2=65（标准米3/米3） Rs CH4=19（标准米3/米3） Rs N2=4.4（标准米3/米3） 14.Rs=106.86（标准米3/米3） 15.（1）Rsi=100（标准米3/米3） （2）Pb=20（MPa） （3）Rs=60（标准米3/米3）
析出气ΔRs=40（标准米3/米3） 16. V/Vb=0.9762 17. γo=0.704(g/cm 3) 18. γo=0.675(g/cm 3) 19. Bo=1.295 20. Bt=1.283 21. Rs=71.3（Nm 3/m 3） Bo=1.317 Bg=0.00785 Bt=1.457 Z=0.854 22. P=20.684Mpa 下： Co=1.422×10—3 (1/Mpa) Bo=1.383 P=17.237Mpa 下： Bo=1.390 Bt=1.390 Rs=89.068（Nm 3/m 3） P=13.790Mpa 下： Bo=1.315 Bt=1.458 Rs=71.186（Nm 3/m 3） Bg=7.962×10—3 Z=0.878 23. 可采出油的地面体积 No=32400（m 3） 24. )/1(10034.32C 4Mpa -?= 若只有气体及束缚水 )/1(10603.169Cg 4Mpa -?= 26. Pb=23.324（Mpa ）
1.1对于体积V 内N 个电子的自由电子气体，证明 （1）电子气体的压强 ()() V p 032ξ?=，其中 0ξ为电子气体的基态能量。 （2）体弹性模量()V p V K ??-=为V 100ξ 解：（1） () 3 2 352225 223101101-==V N m h V m k h F πππξ （1.1.1） () () () ()() V V N m h V N m h V N m h V V p 035 352223535222323522223101323231013101ξππππππξ?==??? ? ??--=??? ? ????=??-=--- （1.1.2） （2） ()() () () V V N m h V N m h V V N m h V V V p V K 1031019103531013231013203 8 35222 383 52 22 353522 2ξππππππ==??? ? ??--=??? ? ????-=??-=--- （1.1.3） 1.2 He 3 原子是具有自旋1/2的费米子。在绝对零度附近，液体He 3 的密度为0.081g ?cm -3。 计算费米能量F ε和费米温度F T 。He 3 原子的质量为g m 24105-?≈。 解：把 He 3 原子当作负电背景下的正电费米子气体. Z=1. 3 2832224 1062.11062.1105081 .01m cm m Z n m ?=?=??== --ρ （1.2.1） ( ) 19173 1 2 108279.7108279.73--?=?==m cm n k F π （1.2.2） () eV J m k F F 42327 2 9 3422102626.41080174.6100.52108279.710055.12----?=?=?????= =ηε （1.2.3） K k T B F F 92.410381.1106.801742323=??==--ε （1.2.4）
第一章油藏流体的界面张力 一.名词解释 1．自由表面能(free surface energy)：表面层分子力场的不平衡使得这些表面分子储存了多余的能量，这种能量称为自由表面能 2．吸附(adsorption)：溶解于某一相中的物质，自发地聚集到两相界面层并急剧减低该界面的表面张力的现象称为吸附 3．界面张力(interfacial tension)：也叫液体的表面张力，就是液体与空气间的界面张力。在数值上与比界面能相等。固体表面与空气的界面之间的界面张力，就是固体表面的自由能。 4．表面活性剂(surface active agent)：指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质 二．判断题，正确的在括号内画√，错误的在括号内画× 1．表面层溶质的浓度较相内大时称正吸附。（√） 2．随界面两侧物质密度差增大，表面张力随之下降。（×） 3．表面活性剂的浓度愈高，则表面张力愈大。（√） 4．油藏条件下的油气表面张力一定小于地面条件。（√） 5．从严格定义上讲，界面并不一定是表面。（√） 6. 界面两侧物质的极性差越大，界面张力越小。（×） 三．选择题 1．若水中无机盐含量增加，则油水表面张力将，若水中表面活性物质含量增加，则油水界面张力将。 A.增加，增加 B.增加，减小 C.减小，增加 D.减小，减小( B )
2．随体系压力增加，油气表面张力将，油水表面张力将。 A.上升，上升 B.上升，下降 C.下降，上升 D.下降，下降( D ) 3．随表面活性物质浓度增加，表面张力，比吸附将。 A.上升，上升 B.上升，下降 C.下降，上升 D.下降，下降( C ) 4．在吉布斯吸附现象中，当表面活度 0，比吸附G 0，该吸附现象称 为正吸附。 A.大于，大于 B.大于，小于 C.小于，大于 D.小于，小于( C ) 4、溶解气：气体溶解度越大，界面张力越小。 2．何为表面张力？油藏流体的表面张力随地层压力，温度及天然气在原油（或水）中的溶解度的变化规律如何？ 表面张力：液体表面任意二相邻部分之间垂直于它们的单位长度分界线相互作用的拉力。 变化规律：油藏流体表面张力随地层压力增大,温度升高而减小。天然气在原油中溶解度越大，油藏流体表面张力越小。 3．就你所知，测定液面表面张力的方法有哪些？ 1、悬滴法 2、吊片法（又称悬片法、吊板法） 3、旋转液滴法
长江大学油层物理习题 解答 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
第一篇 储层流体的高压物性 第一章 天然气的高压物理性质 一、名词解释。 1.天然气视分子量（gas apparent molecular weight ）： 2.天然气的相对密度g (gas relative density ) : 3.天然气的压缩因子Z(gas compressibility factor) ： 4.对应状态原理(correlation state principle) ： 5.天然气压缩系数Cg （gas compressive coefficient ）： 6.天然气体积系数Bg (gas formation volume factor)： 二．判断题。√×× ×√√×× 1．体系压力愈高，则天然气体积系数愈小。 （√ ） 2．烃类体系温度愈高，则天然气压缩因子愈小。 （× ） 3．体系压力越大，天然气等温压缩率越大。 （× ） 4．当二者组分相似，分子量相近时，天然气的粘度增加。 （ ） 5．压力不变时，随着温度的增加，天然气的粘度增加。 （× ） 6．天然气水合物形成的有利条件是低温低压。 （√ ） 7．温度不变时，压力增加，天然气体积系数减小。 （√ ） 8．温度不变时，压力增加，天然气分子量变大。 （× ） 9. 当压缩因子为1时，实际气体则成为理想气体。 （× ） 三．选择题。ACACBDB 1.理想气体的压缩系数与下列因素有关 1.理想气体的压缩系数与下列因素有关 A.压力 B.温度 C.体积 D.组成 ( A ) 2.在相同温度下，随着压力的增加，天然气压缩因子在低压区间将 在高压区间将 A.上升，上升 B.上升，下降 C.下降，上升 D.下降，下降 ( C ) 3.对于单组分烃，在相同温度下，若C 原子数愈少，则其饱和蒸气压愈 其挥发性愈 A.大，强 B.小，弱 C.小，强 D.大，弱 ( A ) 4.地层中天然气的密度 地面天然气的密度。 A.小于 B.等于 C.大于 D.视情况定 ( C ) 5.通常用来计算天然气体积系数的公式为 =Cg(273+t)/293P =V 地下/ V 地面
1-24. 下图1-1为两岩样的粒度组成累积分布曲线，请画出与之对应的粒度组成分布曲线，标明坐标并对曲线加以定性分析。 图1-1 两岩样的粒度组成累积分布曲线 答： 答：粒度组成分布曲线表示了各种粒径的颗粒所占的百分数，可用它来确定任一粒级在岩石中的含量。曲线尖峰越高，说明该岩石以某一粒径颗粒为主，即岩石粒度组成越均匀；曲线尖峰越靠右，说明岩石颗粒越粗。一般储油砂岩颗粒的大小均在1～0.01mm 之间。 粒度组成累积分布曲线也能较直观地表示出岩石粒度组成的均匀程度。上升段直线越陡，则说明岩石越均匀。该曲线最大的用处是可以根据曲线上的一些特征点来求得不同粒度属性的粒度参数，进而可定量描述岩石粒度组成的均匀性。 曲线A 基本成直线型，说明每种直径的颗粒相互持平，岩石颗粒分布不均匀；曲线B 上升段直线叫陡，则可看出曲线B 所代表的岩石颗粒分布较均匀。 Log d i W Wi 重量 % d
1-30.岩石孔隙度的一般变化范围是多少？ a 、 e 、 f 的关系怎样？常用 测定孔隙度的方法有哪些？影响孔隙度大小的因素有哪些？ 答：1）根据我国各油气田的统计资料，实际储油气层储集岩的孔隙度范围大致为：致密砂岩孔隙度自＜1%～10%；致密碳酸盐岩孔隙度自＜1%～5%；中等砂岩孔隙度自10%～20%；中等碳酸盐岩孔隙度自5%～10%；好的砂岩孔隙度自20%～35%；好的碳酸盐岩孔隙度自10%～20%。 2）由绝对孔隙度a φ、有效孔隙度e φ及流动孔隙度ff φ的定义可知：它们之间的关系应该是a φ>e φ>ff φ。 3）岩石孔隙度的测定方法有实验室内直接测定法和以各种测井方法为基础的间接测定法两类。间接测定法影响因素多，误差较大。实验室内通过常规岩心分析法可以较精确地测定岩心的孔隙度。 4）对于一般的碎屑岩 (如砂岩)，由于它是由母岩经破碎、搬运、胶结和压实而成，因此碎屑颗粒的矿物成分、排列方式、分选程度、胶结物类型和数量以及成岩后的压实作用（即埋深）就成为影响这类岩石孔隙度的主要因素。 1-44、试推导含有束缚水的油藏的综合弹性系效计算式 ) (w w o o f C S C S C C ++=*φ 其中： *C ——地层综合弹性压缩系数；f C ——岩石的压缩系效；o C ——原油压缩系效； w C ——地层水压缩系效； o S 、 wi S ——分别表示含油饱和度和束缚水 饱和度。 推到： 1）压力下降p ?时，弹性采油量0V ?为：L V V V ???＋＝p 0 2）由岩石和流体的压缩系数定义有： p C p b L b f 0???φV V C V ＋＝)C p f b φL C V ＋（＝? 3）定义岩石综合压缩系数为： p 10 b *??= V V C 若流体为油水三相则： ) (w w o o f C S C S C C ++=*φ
油层物理课后习题答 案
第一章 1.将气体混合物的质量组成换算为物质的量的组成。气体混合物的质量组成如下： %404-CH ,%1062-H C ，%1583-H C ，%25104-H C ，%10105-H C 。 解：按照理想气体计算： 2.已知液体混合物的质量组成：%.55%,35%,1012510483---H C H C H C 将此液体混合物的质量组成换算为物质的量的组成。 解： 3．已知地面条件下天然气各组分的体积组成：%23.964-CH ,%85.162-H C ， %83.083-H C ，%41.0104-H C ， %50.02-CO ，%18.02-S H 。若地层压力为15MPa ， 地层温度为50C O 。求该天然气的以下参数：（1）视相对分子质量；（2）相对密度；（3）压缩因子；（4）地下密度；（5）体积系数；（6）等温压缩系数；（7）粘度；（8）若日产气为104m 3,求其地下体积。
解： （1）视相对分子质量 836.16)(==∑i i g M y M （2）相对密度 580552029 836 16..M M a g g == = γ （3）压缩因子 244.3624.415=== c r p p p 648.102 .19627350=+==c r T T T 3.244 1.648 0.84 （4）地下密度
）（＝） （3/95.11127350008314.084.0836.1615m kg ZRT pM V m g g +???===ρ （5）体积系数 )/(10255.6202735027315101325.084.0333m m T T p p Z p nRT p ZnRT V V B sc sc sc sc gsc gf g 标-?=++??=??=== （6）等温压缩系数 3.244 1.648 0.52 []） （＝＝ 1068.0648 .1624.452 .0-???= MPa T P T C C r c r gr g （7）粘度 16.836 50 0.0117
来源于骄者拽鹏 习题1 1.将气体混合物的质量组成换算为物质的量的组成。气体混合物的质量组成如下： %404-CH ,%1062-H C ，%1583-H C ，%25104-H C ，%10105-H C 。 解：按照理想气体计算： 2.已知液体混合物的质量组成：%.55%,35%,1012510483---H C H C H C 将此液体混合物的质量组成换算为物质的量的组成。 解： 3．已知地面条件下天然气各组分的体积组成：%23.964-CH ,%85.162-H C ， %83.083-H C ，%41.0104-H C ， %50.02-CO ，%18.02-S H 。若地层压力为15MPa ， 地层温度为50C O 。求该天然气的以下参数：（1）视相对分子质量；（2）相对密度；（3）压缩因子；（4）地下密度；（5）体积系数；（6）等温压缩系数；（7）粘度；（8）若日产气为104m 3,求其地下体积。
解： （1）视相对分子质量 836.16)(==∑i i g M y M （2）相对密度 580552029 836 16..M M a g g == = γ （3）压缩因子 244.3624.415=== c r p p p 648.102 .19627350=+==c r T T T 3.244 1.648 0.84 （4）地下密度
）（＝） （3/95.11127350008314.084.0836.1615m kg ZRT pM V m g g +???===ρ （5）体积系数 )/(10255.6202735027315101325.084.0333m m T T p p Z p nRT p ZnRT V V B sc sc sc sc gsc gf g 标-?=++??=??=== （6）等温压缩系数 3.244 1.648 0.52 []） （＝＝ 1068.0648 .1624.452 .0-???= MPa T P T C C r c r gr g （7）粘度 16.836 50 0.0117
1第一章油层物理判断题 1．不均匀系数愈大，则粒度组成愈均匀。（错） 2．三种不同基准体积的比面之间的关系S p >S s >S b 。（正确） 3．三种不同孔隙度之间的关系应为 流动< 有效 < 绝对 。 4．平均压力愈大，则滑动效应愈显著。（错） 5．平均孔道半径愈小，则对滑动效应愈显著。（正确） 6．储层埋藏愈深，则孔隙度愈大。（错） 7．粒度组成分布曲线尖峰愈高，则粒度组成愈均匀。（正） 8．地层水矿化度愈高，则粘土膨胀能力愈强。（错） 9．颗粒平均直径愈大，则岩石比面愈大。（错） 10．胶结物含量愈大，则岩石比面愈大。（错） 11．粒度组成愈均匀，则岩石孔隙度愈大。（正确） 12．离心法测出的岩石孔隙度是有效孔隙度。（错） 13．饱和煤油法测出的岩石孔隙度是流动孔隙度。（错） 14．岩石比面愈大，则岩石的绝对渗透率愈小。（正确） 15．平行于层理面的渗透率小于垂直于层理面的渗透率。（错） 16．同一岩样的气测渗透率必定大于其液测渗透率。（正确） 17．分选系数愈大，则粒度组成愈均匀。（错） 18．绝对渗透率在数值上等于克氏渗透率。（正确） 19．粘土矿物中蒙脱石的膨胀能力是最强的。（正确） 20．油藏总弹性能量中流体弹性能量一定大于岩石骨架的弹性能量。（错） 2 第一章油层物理选择题 1-1 若某岩样的颗粒分布愈均匀，即意味着不均匀系数愈，或者说其分选系数愈 。 A、大，大； B、大，小； C、小，大； D、小，小 答案为D 1-2 岩石比面愈大，则岩石的平均颗粒直径愈，岩石对流体的吸附阻力愈。 A、大，大； B、大，小； C、小，大； D、小，小 答案为C 1-3 若S f 、S p 、S s 分别为以岩石的外表体积、孔隙体积、骨架体积为基准面的比 面，则三 者的关系为。 A、S f >S p >S s B、S s >S p >S f C、S p >S s >S f D、S f >S s >S p 答案为C 1-4 若 a 、 e 、 d 分别为岩石的绝对孔隙度、有效孔隙度、流动孔隙度，则三 者的关系 为。 A、 a > e > d B、 e > d > a C、 d > a > e D、 a > d > e 答案为A 1-5 饱和煤油法测得的孔隙体积为，离心法测得的孔隙体积