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长江大学油层物理习题解答
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(gasapparentmolecularweight):
2.天然气的相对密度
(gasrelativedensity):
3.天然气的压缩因子Z(gascompressibilityfactor):
4.对应状态原理(correlationstateprinciple):
5.天然气压缩系数
(gascompressivecoefficient):
6.天然气体积系数
(gasformationvolumefactor):
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
=Z(273+t)/293P=V地面/V地下(B)
6.天然气压缩因子Z>1说明天然气比理想气体压缩,Z<1说明天然气比理想气体。
A.易于,难于B.易于,易于
C.难于,难于D.难于,易于(D)
7.两种天然气A和B,在相同的P-T条件下,A比B更易于压缩,则
CgACgA,,ZAZB
A.大于,大于B.大于,小于
C.小于,大于D.小于,小于(B)
四.问答题。
1.天然气的分子量M、密度
和比重
是如何定义的?
2.压缩因子
的物理意义是什么?
请区别压缩系数
,压缩因子
和体积系数
的概念。
3.如何确定多组分体系的视临界压力和视临界温度?
你认为它们就是多组分体系的临界压力和临界温度吗?
为什么?
五.计算题。
1.某天然气的组成如表所示。
﹙1﹚计算天然气的视分子量和比重﹙2﹚计算在43℃和8MPa下,1mol该天然气所占的体积。
组分YiMiPci(MPa)Tci(K)
合计:
∑Yi=1
M=
Pc=
Tc=
解:
(1)天然气的视分子量:
M=∑YiMi=+++=
因而该天然气的比重:
ɣ=M/29=
(2)该天然气的视临界参数:
Ppc=∑YiPci=(MPa)Tpc=∑YiTci=(K)
因而在43℃,8MPa下,其视对比参数为:
Ppr=P/Ppc=8/=Tpr=T/Tpc=(47+273)/=
查压缩因子图版得该天然气在此状态下的压缩因子:
Z≈
由PV=ZnRT得:
1mol该天然气在此温度压力下所占体积:
V=ZnRT/P=×1××(47+273)/(8×106)=×10-4(m3)
2.某天然气的比重为,当地层压力为,地层温度为93℃时,求该天然气的压缩因子。
解:
根据比重ɣ查“天然气相对密度与拟临界参数图”可得视临界参数:
Tc=222K,Pc=(也可以通过经验公式计算出视临界参数)
∴可计算出:
Ppr=P/Ppc==Tpr=T/Tpc=(273+93)/222=
查压缩因子图版可得:
Z≈
3.已知某气井地层压力为,地层温度为105.58℃,根据天然气分析知,相对密度为,临界压力为,临界温度为,求天然气的地下密度。
解:
由题意可求得:
Ppr=P/Ppc==
Tpr=T/Tpc=(273+/=
查压缩因子图版可得:
Z≈
由ɣ=M/29得M=29ɣ
对于1mol的天然气,根据状态方程PV=ZRTm/M得该天然气的地下密度:
ρg=m/V=PM/(ZRT)=29Pɣ/(ZRT)
=29××106×[××+273)]
=(g/m3)
又解:
Z=,Bg=,ρg=×Bg=(g/cm3)。
4.某油藏存在一气顶,地下体积为105万立方米,地压力为20MPa,地层温度为75℃,天然气比重为,求该气顶的储量。
解:
根据比重ɣ查“天然气相对密度与拟临界参数图”可得视临界参数:
Tc=216K,Pc=(也可以通过经验公式计算出视临界参数)
∴可得:
Ppr=P/Ppc=20/=Tpr=T/Tpc=(273+75)/216=
查压缩因子图版得:
Z=
Bg=ZTP0/(T0P)=×(273+75)×[(273+20)×20]=
∴Ng=V地下/Bg=105×104/=2。
13×108(m3)
5.某油气田的组成如表所示。
组分
Yi
Mi
Pci(MPa)
Tci(K)
CH4
C2H6
若地层温度为32℃,油层压力为。
(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10000
(标准状态),它在地下所占体积为多少?
(4)计算该气体的压缩系数;
(5)计算该气体的粘度。
解:
Ppc=∑YiPci=×+×+×+×=(MPa)Tpc=∑YiTci=×+×+×+×=(K)
∴可得:
Ppr=P/Ppc==Tpr=T/Tpc=(273+32)/=
(1)查压缩因子图版可得该天然气在此状态下的压缩因子Z≈
(2)Bg=ZTP0/(T0P)=×(273+32)×[(273+20)×]=0.0103m3/m3
(3)Vg地下=BgVg地面=×10000m3=103(m3)
(4)根据压缩因子图版,在Ppr=、Tpr=处(仅供参考)
代入数据计算得:
(5)该天然气的视分子量
M=∑YiMi=×+×+×+×=
查图可得大气压下该天然气的粘度:
μ1=(mPa·s)
查图可得在Ppr=、Tpr=1.48处,高低压粘度比为μg/μ1=
∴μg=μ1·μg/μ1=×=(mPa·s)
第二章油气藏烃类的相态和汽液平衡
一、名词解释。
1.第一露点(firstdewpoint):
2.临界点(criticalpoint):
3.临界凝析压力(criticalcondensatepressure):
4.反常凝析(retrogradecondensation):
5.露点压力(dewpoint):
6.泡点压力(bubblepoint):
7.相态方程(phasestateequations):
二.判断题。
√√×√×√√××√
1.饱和油藏可以理解为高收缩油藏。
(√)
2.烃类体系相图中,重质组分含量愈高,则气液等含量线分布线愈向右密集。
(√)
3.烃类体系相图中,临界温度是液向气转化的最高温度。
(×)
4.烃类体系相图中,临界凝析压力是气向液转化的最高压力。
(√)
5.烃类体系相图中,反常相变现象只发生在等温反常凝析区。
(×)
6.烃类体系相图中,重质组分含量愈高,则临界点愈向右多移。
(√)
7.重质组分含量越高,则相图中等液量线越向露点线密集。
(√)
8.对烃类单组分,碳原子数越多,则饱和蒸汽压越大。
(×)
9.反凝析现象只发生在等温降压过程中。
(×)
10.重质组分含量增加,则相图中的临界点越靠右。
(√)
三.选择题。
CDAC
1.在双组分体系相图中,两组分的相对分子质量差别越大,则临界点轨迹线所包面积
越两相区最高压力越
A.大,低B.小,低
C.大,高D.小,高(C)
2.对于双组分烃体系,若较重组分含量愈高,则相同位置愈,临界点位置愈偏
A.高,左B.低,左
C.高,左D.低,右(D)
3.在多组份烃类体系的相图中,不饱和油藏应处于____.
A.液相区B.两相区
C.气相区D.所有的区(A)
4.在多组份烃类体系的相图中,饱和油藏应处于__。
A.液相区 B.气相区
C.两相区 D.所有区(C)
四.问答题。
1.油藏流体意指什么?
何谓高压物性?
2.单组分体系的临界点是如何定义的?
多组分体系的临界点又是如何定义的?
3.根据下面的相图(P-T图),判断图中的各点属于何种油气藏类型,各自有什么特点?
分析影响P-T相图的因素有哪些?
A点:
B点:
L点:
E点:
F点:
4.凝析气藏形成的条件是什么?
5.画出干气和湿气的相图,并分析比较说明各自的特征。
6.在同一P-T相图上画出未饱和油藏和湿气气藏从原始地层压力,地层温度
至地面分离气压力Psp,分离器温度Tsp的开采路径。
7.在同一P-T相图上画出挥发油油藏和干气气藏从原始地层压力(>),地层温度
至地面分离气压力Psp,分离器温度Tsp的开采路径。
注:
开采路径指:
地层→井底→井筒→分离器
五.计算题。
1.试推导油气体系露点线方程和泡点线方程。
第三章油气的溶解与分离
一、名词解释。
1.溶解油气比
(gas/oilratio):
2.差异分离(differentialliberation):
3.接触分离(singlestageliberation):
4.天然气溶解度(gassolubility):
5.平均生产油气比(averageproductionoil/gasratio):
6.平衡常数
(equilibriumconstant):
二.判断题。
√××√√×
1.对于同种原油,一次分离的溶解油气比大于多级分离。
(√)
2.对于同种原油,甲烷的溶解度大于丙烷的溶解度。
(×)
3.原始溶解油气比一定大于目前压力下的溶解油气比。
(×)
4.对于同种天然气,在地层油中的溶解度一定大于在地层水中的溶解度。
(√)
5.地层温度愈高,则地层油溶解油气比愈小。
(√)
6.对于同一种原油,温度压力相同时,甲烷的溶解度大于丙烷的溶解度。
(×)
三.选择题。
AADCBB
1.多级脱气过程中,各相组成将发生变化,体积组成将发生变化。
A.要,要B.要,不
C.不,要D.不,不(A)
2.一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(A)
3.在其它相同条件下的溶解能力而言,、、三者的强弱顺序为。
A.>>B.>>
C.>>D.>>(D)
4.若在某平衡条件下,乙烷的平衡常数为2,此时在液相中的摩尔分数为20%,则其在气相中的摩尔分数为。
%%
%%(C)
5.当压力低于饱和压力时,天然气在石油中的溶解度是随压力的增大而____。
A.减小B.增大
C.不变D.不确定(B)
6.在相同的温度压力条件下,同一种天然气在轻质油中的溶解度在重质
油中的溶解度。
A.小于 B.大于
C.等于D.不确定(B)
四.问答题。
1.地层原油的溶解油气比是怎样定义的?
其影响因素有哪些?
2.在油气分离的过程中,一次脱气与多次脱气的区别和联系是什么?
多级脱气和微分脱气的区别和联系是什么?
3.一次脱气和多级脱气对地层油的体积系数及溶解油气比有何影响?
一般计算溶解油气比以何种脱气方式为准?
4.在采油过程中存在哪些脱气方式?
各发生在什么阶段?
5.如何区分溶解度和溶解油气比?
辩其同异。
6.在泡点在线L=1,g=0,求泡点压力时,为何要求
=1,而不是
=1?
7.在露点在线g=1,L=0,求露点压力时,为何要求
=1,而不是
=1?
五.计算题。
1.某地层油样品,在地层条件下原始体积为310
,当温度降到15.5℃,压力降到大气压时,液体体积减少到204
,并析出×
气体,计算天然气在原油中的溶解度。
解:
Rs=Vg/Vos=218×103/204=(标准米3/米3)
2.根据某一地层油样的高压物性实验,作出如图所示的溶解度曲线。
求:
(1)原始溶解油气比;
(2)原油的饱和压力;
(3)当油层压力降到10MPa时,从
油中分离出的游离气有多少?
解:
由图可知:
(1)Rsi=100(标准米3/米3)
(2)Pb=20MPa
(3)P=10MPa时,Rs=60(标准米3/米3)
因而,析出△Rs=100-60=40(标准米3/米3)
3.有一油藏,原始地层压力为20MPa,地层温度为75℃,饱和压力为18MPa,原始溶解油气比为120标,当P=15MPa时,=115标,Bo=,已知天然气比重为,求压力为15MPa时的两相体积系数。
解:
由该天然气的比重ɣ=查天然气比重与临界参数关系图得视临界参数:
Tpc=215K,Ppc=(也可用经验公式计算)
∴Tpr=T/TPc=(273+75)/215=Ppr=P/Ppc=15/=
查压缩因子图版可得该天然气的压缩因子Z=。
∴Bt=BO+Bg(Rsi-Rs)=BO+ZTP0(Rsi-Rs)/(T0P)
=+×(273+75)××(120-115)/[(273+20)×15]
=
4.一理想溶液体系由
,n-,n-组成,其摩尔组成及各组分在150°F时的蒸气压如下表,计算该体系150°F时的泡点压力和露点压力
组分
组分(摩尔分数)
150°F下蒸气压(大气压)
n-
n-C5
解:
设汽相、液相所占的摩尔分数分别为Yj、Xj,平衡常数为Kj
由Kj=Yj/Xj=Pvj/P泡点方程∑ZjKj=1可得:
∑ZjPvj/Pb=1
∴Pb=∑ZjPvj=×+×+×=(atm)
又由露点方程∑Zj/Kj=1,可得:
Pd=1/(∑Zj/Pvj)=1/(++)=(atm)
第四章储层流体的高压物性
一、名词解释。
1.石油的压缩系数
(oilcompressibilitycoefficient):
2.原油饱和压力
(crudeoilbubblepointpressure):
3.单相石油体积系数
(singlephasevolumefactorofoil):
4.两相体积系数
(bi-phasevolumefactor):
二.判断题。
√×√√√×
1.地层油单相体积系数总是大于1的。
(√)
2.地层油单相体积系数在饱和压力时是最小的。
(×)
3.地层油粘度在饱和压力时是最小的。
(√)
4.在低于饱和压力下,随着压力下降地层油也将释放出弹性能量。
(√)
5.当压力等于饱和压力时,石油两相体积系数大于单相体积系数。
(√)?
6.地层水矿化度愈大,则地层水压缩系数愈大。
(×)
三.选择题。
CCBBCDDDDCD
1.石油是
A.单质物质B.化合物
C.混合物D.不能确定(C)
2.地层油的压缩系数将随着压力增加而,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(C)
3.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(B)
4.若地层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(B)
5.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(C)
6.温度一定时,地层原油的饱和压力大小主要受_____的控制.
A.地层压力B.地层温度
C.脱气方式D.油气组成(D)
7.当地层压力小于饱和压力时,随着石油中溶解的天然气量,石油的粘度。
A.增加,增大 B.增加,不变
C.降低,降低 D.增加,降低(D)
8.温度一定时,石油在点密度。
A.临界压力,最小 B.饱和压力,最大
C.地层压力,最大 D.饱和压力,最小饱和压力下体积最大(D)
9.油气藏中的两种主要水型是。
,NaHCO3,MgCl2
,MgCl2,CaCl2(D)
10.若某水样中
的矿化度为2000ppm,而其原子量为40,则该水样
的毫克当量浓度。
(C)
11.随总矿化度增加,地层水中溶解气量将,地层水中压缩系数将。
A.增加,增加B.增加,减小
C.减小,增加D.减小,减小(D)
四.问答题。
1.何谓原油的饱和压力?
其影响因素有那些?
2.影响地层原油的粘度有哪些因素?
这些因素都是如何影响的?
3.简述泡点压力前后原油高压物性是如何变化的?
从中你能得出影响原油高压物性的主要因素是哪些?
4.画出未饱和油藏高压物性参数
,
,
,μ,ρ随油藏压力的变化曲线,并做简要说明。
5.地层水的概念是什么?
它与普通水和地层油比较具有什么特点?
组成地层水的主要化学成分有哪些?
水型划分的原则是什么?
五.计算题。
1.下列结果是在93.33℃下根据PVT分析结果求得的:
压力P(MPa)
系统体积V()404408410430450
系统再次压缩,然后膨胀到压力下,放出游离气后得液体体积388,在标准状况下测得放出气体的体积为5.275升,最后将体系压力降到,温度降为20℃,测得残余液体体积295,气体在标准状况下的体积为21升,试估算泡点压力,并计算:
在压力下的和;在和压力下,和,
以及泡点压力为时的和Z。
解:
根据已知数据绘出该体系的P~V关系曲线,可确定泡点压力Pb=
(1)P=Mpa下:
Bo=408/295=
(2)P=下:
Bo=410/295=Bt=Bo=
Rs=+21)×1000/295=(标准m3/m3)
(3)P=下:
Bo=388/295=Bt=430/295=
Rs=Vg/Vos=21×1000/295=(标准m3/m3)
Bg=(430-388)/×1000)=×103
Z=PT0Bg/P0T=×293××10-3/[×(273+]=
[若Bg=(Bt-Bo)/(Rsi-Rs)=则Z=]
2.在饱和压力下,1
密度为876kg/
的原油中溶解相对密度为的天然气138
,在饱和压力下体积系数为,求饱和压力下原油的密度。
解:
根据质量守恒定律,对1米3的地面原油有:
地面原油的质量+在饱和压力下所溶解天然气的质量=饱和压力下原油的质量
即:
∵在标准状况下天然气可近似看为理想气体,即Z=1
由状态方程POV=mgRTO/M得:
(根据比重算:
)
ρO=
(
)ρO=
3.有一原油,地层油体积系数为,溶解油气比为标,所溶解的天然的比重为,在20℃时地面原油比重为,问地层液体的比重是多少?
解:
根据质量守恒定律,对1米3的地面原油有:
地面原油的质量+在饱和压力下所溶解天然气的质量=饱和压力下原油的质量
即:
∵在标准状况下天然气可以近似看为理想气体,即Z=1
由状态方程POV=mgRTO/M得:
(根据比重算:
)
(
)
4.试用物质平衡原理导出如下条件的油藏储量的计算公式.该油藏原始状态是一个无气顶和边水的溶解气驱油藏,在开发一段时间后,地层力降至饱和压力以下,产生次生气顶,但油藏的孔隙体积不变,如图所示。
开发前后油藏流体状态变化示意图
设:
原始储油量为Ni(S•m3);
累积产油量为Np(S•m3);
压力为P时的溶解气油比为Rs(S•m3/m);
累积平均生产气油比为Rp(S•m
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