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（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 )
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
C gA C gA, ,Z A Z B
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ρ和比重gγ是如何定义的
2.压缩因子Z的物理意义是什么请区别压缩系数g C，压缩因子Z和体积系数g B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。
解：（1）天然气的视分子量： M=∑YiMi=+++=
因而该天然气的比重: ?=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：
3
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?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? =M/29得M=29 ?
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)=29P ? /(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?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）
4
5．某油气田的组成如表所示。
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100003m （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= ZTP 0/(T 0P)=×(273+32)×[(273+20)×]=0.0103m 3/ m
3
（3）V g 地下=B g V g 地面=×10000 m 3=103(m 3)
（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P pr =、T pr =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。
0.06pr
pr T Z P ??
?=- ? ????1
1111
11()[(0.06)]0.13644.551.820.82
c r z Cg MPa P P Z p -?=-=--=?
2.临界点(critical point)：
3.临界凝析压力(critical condensate pressure)：
4.反常凝析(retrograde condensation)：
5.露点压力(dew point)：
6.泡点压力(bubble point)：
7.相态方程(phase state equations)：
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
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
i P ，地层温度i T 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
i P （i P ＞b P ），地层温度i T 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s R ( gas/oil ratio)：
2.差异分离(differential liberation)：
3.接触分离(single stage liberation)：
4.天然气溶解度（gas solubility ）：
5.平均生产油气比(average production oil/gas ratio)：
6.平衡常数i K ( equilibrium constant)：
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，2CO 、2N 、4CH 三者的强弱顺序为 。
A. 2CO ＞2N ＞ 4CH
B. 2N ＞4CH ＞2CO
C. 4CH ＞2CO ＞2N
D. 2CO ＞4CH ＞2N ( 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∑Yi
=1，而不是
∑Xi
=1
7．在露点在线g=1，L=0，求露点压力时，为何要求∑Xi=1，而不是∑Yi
=1
五．计算题。
1.某地层油样品，在地层条件下原始体积为310
3
cm，当温度降到15.5℃，压力降到大气压时，液体体积减少到
204
3
cm，并析出×3
103
cm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=20 MPa
（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33/m m ，当P=15MPa 时，s R =115标
33/m m ，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?=查天然气比重与临界参数关系图得视临界参数：
T pc =215K, P pc =（也可用经验公式计算）
∴T pr =T/T Pc =(273+75)/215= P pr =P/P pc =15/=
查压缩因子图版可得该天然气的压缩因子Z=。
∴B t =B O +B g (R si -R s )=B O +ZTP 0(R si -R s )/(T 0P)
=+×(273+75)××(120-115)/[(273+20)×15]
=
4.一理想溶液体系由3C ，n-4C ，n-5C 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）
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。
C(oil compressibility coefficient)：
1.石油的压缩系数
o
P (crude oil bubble point pressure)：
2.原油饱和压力
b
3.单相石油体积系数B( single phase volume factor of oil)：
B(bi-phase volume factor)：
4.两相体积系数
t
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。CCBBC DDDDCD
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。
v1.0 可编辑可修改 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+2Ca 的矿化度为2000ppm ，而其原子量为40，则该水样+2Ca 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s R ，o B ，t B ，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(3
cm ) 404 408 410 430 450
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 3cm ，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2953cm ， 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
o C 和o B ；在和压力下o B ，t B 和s R ，
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： B o =408/295=
30a 111404410 1.42210(1/)10827.57917.237
T V V C MP V P V P -??-??=-≈-=-?=? ???-?? (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，13m 密度为876kg/3m 的原油中溶解相对密度为的天然气1383m ，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：o g g 1x m m B ρ+=??
∵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 P O V=m g RT O
/M 得：60.110138290.751238.314293o o g PV M m kg RT ????===? （根据比重算：g 1.290.75138133.515k g m =??=）
3/70442.1876123m Kg B m m O o g O =+=+=
ρ ρO = （3/9.71042
.18765.133m Kg B m m O o g O =+=+=ρ） ρO = 3.有一原油，地层油体积系数为，溶解油气比为标33/m m
，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：o g g w 1m m B γρ+=???
∵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 P O V=m g RT O /M 得：30.11290.7589.050.0795100.008314293o o g
PV M m kg RT ????===??
w 0.82510.07950.6751.340o g g m m B γρ++?∴===?3
3（）1010
（0.68γ∴=）
开发前后油藏流体状态变化示意图 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。
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 ?m3/m3) ；
原始地层压力Pi 下原油体积系数为Boi ；
目前地层压力P 下的气体体积系数为Bo ；
目前地层压力P 下的原油体积系数为Bg ；
饱和压力b P 下的原油体积系数为ob B 。
5.试用物质平衡原理推导计算纯气藏储藏储量的表达示：气藏的原始地层压力为Pi ，开发一段时间后压力降为P ，
气藏的孔隙空间体积不变。
设：原始储气量Gi （标米3）； 累积产气量Gp （标米3）；
压力Pi 下气体的体积系数Bgi ； 压力P 下气体的体积系数Bg 。
6．试用物质平衡原理推导计算未饱和油藏储量的表达示：油藏的原始地层压力为Pi ，开发一段时间后压力降为
)(Pb P P ，油藏的孔隙空间体积不变。
设：原始储油量No （标米）； 累积产油量Np （标米）
压力下原油的体积系数Boi ； 压力下原油的体积系数
7.某油井的生产油气比为3m 3m ，油罐原油比重为，油层温度t=84.5℃,油层压力P= MPa 。该油井样品实验室PVT
分析结果如下表。 P(实验室压力点)MPa
Bo(石油地层体积系数)3m /3m Rs （溶解油气比）3m /3m Bg （气体地层体积系数）3m /3m
（Pb ）