油层物理实验指导书石玲、刘玉娟编油气田开发教研室二○○九年十月前言《油层物理实验指导书》是按照《油层物理》教学大纲的要求编写的，适合于石油工程、钻井工程、油气田开采、资源勘探、资源勘查等专业的本、专科生使用。

本指导书中的实验是《油层物理》课程的重要实践教学环节。

全书共分五个实验，其中实验一为综合性实验。

通过实验可以让学生巩固相关理论知识，熟悉各种仪器设备在实验项目中的使用方法，锻炼学生的实验基本技能，掌握实验内容和实验的基本方法，培养学生的动手能力及综合分析问题和解决问题的能力，在实验过程中，要求学生尽可能按照指导进行，以帮助其加深理解、增强记忆。

目录《油层物理》课程教学大纲 (3)油层物理实验室学生实验守则 (6)实验一砂岩的粒度组成分析 (7)实验二储层岩石孔隙度测定实验（饱和煤油法） (14)实验三储层岩石含油含水饱和度测定 (17)实验四储层岩石绝对渗透率测定（气测渗透率） (21)实验五岩石碳酸盐含量测定 (24)《油层物理》课程教学大纲开课单位：油气田开发教研室课程负责人：唐洪俊适用于本科石油工程专业教学学时：48学时一、课程概况《油层物理》课程是石油工程专业的一门重要专业基础课。

本课程的任务是：通过本课程的学习使学生掌握储层流体与储层岩石的物理性质、不同流体与岩石孔隙表面的相互作用和岩石中孔隙大小分布以及储层中多相渗流特性的基本理论和研究的基本方法，为学生学习后续《渗流力学》、《油藏工程》、《采油工程》等课程，并为将来的石油工程岗位和进一步深造打下坚实的基础。

本课程的先修课程主要有《高等数学》、《大学化学》、《物理化学》、《石油地质基础》和《工程流体力学》等。

本课程的后续课程主要有《渗流力学》、《油藏工程》、《采油工程》、《油气井试井》、《油层保护》、《提高采收率》和《油藏数值模拟》等。

二、教学基本要求1.掌握油层流体在高温高压下的物理性质和研究油层流体高温高压下的物理方法，理解油藏烃类的PVT变化规律以及油藏物质平衡的概念及方法；掌握油层岩石各物性参数的概念、测定方法以及影响这些参数的因素；掌握不同流体与岩石孔隙表面的相互作用和岩石中孔隙大小分布以及储层中多相渗流的基本特性。

2.在学生对油层物理重要的基本概念、原理、研究方法有较深入的认识和掌握的基础上，通过加强作业练习，使学生真正做到在解决问题时，思路清晰、方法正确、结果可靠。

3.培养学生基本的实验动手能力和基本的实验技能。

4.学生在学习本课程后，为后续的专业课程提供预备知识，使学生能充分利用本课程学到的知识来学习、分析、研究专业理论知识。

三、教学内容及要求1.绪论主要内容：油层物理学科简介，研究对象、内容，研究方法。

与专业及生产的关系，学习方法和要求等。

2.储层流体的物理性质主要内容：油气藏烃类的相态，油气藏烃类系统的分离和溶解，天然气的高压物性（偏差因子，体积系数，压缩系数，粘度），地层油的高压物性（溶解气油比，体积系数，压缩系数，粘度），地层水的高压物性，地层流体高压物性参数的获取和应用。

基本要求：掌握油层流体在高温高压下的物理性质和研究油层流体高温高压下的物理方法，理解油藏烃类的PVT变化规律以及油气体系溶解与分离规律。

重点：油气藏烃类的相图特征，天然气和地层油的高压物性。

难点：油气藏烃类的相图特征分析及地层流体高压物性参数应用。

3.储层岩石的物理性质主要内容：储层岩石的骨架性质，储层岩石的孔隙结构及孔隙性质，储层岩石中的流体饱和度，储层岩石的渗透性质，储层岩石物性参数(粒度、比面、孔隙度、饱和度和渗透率)间的关系，储层岩石物性参数的处理方法。

基本要求：掌握储层岩石基本物性参数的概念，会分析影响储层岩石物性参数因素和储层岩石物性参数的应用。

重点：储层岩石基本物性参数的概念：粒度、比面、孔隙度、饱和度和渗透率。

难点：影响储层岩石基本物性参数因素的分析与储层岩石基本物性参数的应用。

4.储层岩石中多相渗流特性主要内容：储层岩石中的各种界面现象，储层岩石的润湿性，储层岩石的毛管力，相对渗透率，渗流机理，相对渗透率曲线的获取。

基本要求：掌握储层岩石的润湿性、毛管力和油水相对渗透率的概念，会判别储层岩石的润湿性，会应用毛管力曲线和相对渗透率曲线计算油藏动态分析相关参数。

重点：储层岩石的润湿性、毛管力曲线和相对渗透率曲线及其在油气田开发中的应用。

难点：储层岩石润湿性、毛管力和相对渗透率影响因素的分析。

5.提高原油采收率基础主要内容：提高注水采油采收率基础，影响原油采收率的因素分析。

基本要求：掌握提高注水采油采收率的基本概念，理解影响原油采收率的因素。

重点：采收率的基本概念。

难点：影响采收率因素的分析。

五、实验六、推荐教材、参考资料1．推荐教材何更生主编.《油层物理》（第二版）.石油工业出版社.2002年。

2．推荐参考书①杨胜来主编.《油层物理》（第一版）.石油工业出版社.2004年。

②秦积舜、李爱芬主编. 油层物理学，石油大学出版社.2005年。

③赵明国主编，油层物理实验，石油工业出版社.1994年。

七、执行大纲说明1．本课程采用课堂讲授为主。

为了达到良好的教学效果，除采用启发式的教学方法外，还将在教学过程中注重自学能力的培养，采用多媒体教学、模型教学和演示教学等手段。

2．根据目前油层物理实验室开出实验的能力，选定上述实验，油层物理实验室设备购置增加之后可以根据实际情况调整实验内容。

执笔人：唐洪俊审核人：何行范油层物理实验室学生实验守则一、严格遵守实验室的规章制度及管理措施，执行实验纪律，服从实验教师的安排、指导。

二、进入实验室内必须保持肃静、整洁。

不准高声谈笑，不准吸烟，不准随地吐谈，不准乱抛纸屑杂物等。

三、严防事故发生，确保实验室的安全。

爱护实验设备，不得动用与本次实验无关的仪器设备，不得将室内物品带出室外。

四、实验前必须认真预习实验指导书及有关内容。

严格遵守仪器设备的操作规程，设备发生故障应立即停止实验，报指导教师和实验员处理，不得擅自拆卸。

五、因违反规章制度及操作规程造成仪器设备损坏者，应写出书面检查，并按有关规定进行赔偿。

实验过程中，要严肃认真，详细记录实验数据和结果，经指导教师签字认可后，方可结束实验。

六、实验后要按时写好实验报告，交指导教师批阅，数据和报告要真实，不得抄袭、伪造，否则按不合格处理。

实验不及格的课程，不得参加该门课程的理论课考核。

七、实验完毕应请实验教师清点仪器，检查实验结果，经允许后方可离开。

八、本办法自公布之日起执行，由教务处负责解释。

实验一砂岩的粒度组成分析一、实验目的和内容岩样的粒度组成，就是以重量百分数表示的构成岩样的各种不同大小颗粒的含量。

粒度的测定方法较多，对大颗粒（如砾石），可在野外直接测定；对于较致密的细粒岩石，可制成岩石薄片用显微镜观测和图像分析仪测定其粒度组成；更常采用的是将砂岩捣碎成单个的砂粒，再用筛析法和沉降法来测定储油气砂岩的粒度。

本实验的目的就是通过实验让学生掌握用筛析法分析砂岩的粒度组成的基本原理和方法，测定并计算相关参数，绘制粒度组成分布曲线和粒度组成累计曲线，给岩样正确命名。

二、实验原理用物理或化学的方法，将碎屑岩碎成原来的颗粒，再用筛选的方法将不同颗粒级的颗粒分开，即称一定重量经过处理好的岩样，去掉＜0.01mm的泥质成分，然后通过由上而下，筛孔直径由大到小的不同筛子，把不同粒径的颗粒分开，分开后计算各自的百分含量，最后计算或绘制所需数据和图形，最普通的是筛析结果绘成粒度组成分布曲线和粒度组成累积曲线。

三、实验设备振筛机、标准筛、干燥器、电燥箱、电子天平、岩样若干、软毛刷等。

四、实验步骤1.选样取样应考虑到岩样的代表性，不要取样品中特殊的一角。

将代表某种岩心的样品进行抽提除油。

2.样品处理根据薄片鉴定的结果，针对各种不同的胶结物，用不同的方法对胶结物进行处理。

（1）对于碳酸钙胶结，可配制5~10％的盐酸，浸泡岩石，待作用结束，倒出残液，然后再加入同样浓度的盐酸，继续处理，反复操作，直至加的新酸不起泡为止。

然后用清水洗净烘干。

如有CaCO3白云岩化现象，可以加较浓的盐酸，并可稍加热。

（2）对于泥质胶结，用清水浸泡，并可放置在电热板上稍加热，用软橡皮锤稍加研磨。

3.冲洗泥质部分（1）解散颗粒。

对于均匀样品可用研磨机研磨，当电动机带动转子旋转后，应调节控制手轮，使转子与磨体之间的间隙配合适当，一般以0.1mm左右为宜。

然后，将打碎的小块岩样与水混合，从加样漏斗缓慢地加入，直到砂粒全部松解开，最后可在镜下检查松颗粒的质量。

不适于机器研磨的样品，用手工研磨，即用橡皮锤在瓷钵内研磨，研磨到样品颗粒完全松解开，一般研磨到加水比较清亮即可。

（2）称取样品。

将解散成颗粒的样品烘干，用电子天平称取30g或50g，甚至100g岩样。

（3）溢流冲泥。

将称量的样品放入1000ml的三角瓶中，保持流量在130ml/min以下的杯口溢流量进行冲洗，每隔半小时轻微搅拌一次。

直到瓶中上半部的水变的透明为止。

然后取出冲洗管，静置数分钟后，倒去瓶中大部分水。

并将样品转移到瓷碗中，放在烘箱中烘干。

冲洗管为内径0.51mm的毛细管。

更换毛细管必须测量杯口流量。

保持杯口的流速相当于将0.01mm直径的泥质颗粒从瓶口溢流去所需要的实验速度。

4.筛分析（1）将冲洗好的样品移入烘箱内，在107℃恒温3小时，冷却后即可振筛。

（2）称出冲出的干岩样重量，倒入预先准备好的标准筛内（标准筛自上而下孔径由大到小排列），并放在振筛机（如图1）上振筛15~20min，使各粒级岩样通过一定筛号的筛子将岩样分开。

图1 振动筛示意图 （据卡佳霍夫，1958）1-机座；2-电动机；3-联接器；4-筛子；5导柱；6-底座； 7-卡箍；8-小轴；9卡箍上横架；10-顶盖；11-撞击器（3）将各筛子中样品，在电子天平上称重，要求砾石以上的重量（第一个筛子内的重量）不超过总重量的25％。

五、数据处理1.计算（1）求泥质百分含量设冲洗前取样品重为A ，冲洗后总重量为B ，则泥质百分含量为：%100⨯-ABA （2）求各粒级重量百分率设各粒级重量为W 1、W 2、W 3┄，各粒级重量百分率为x 1、x 2、x 3┄。

则：%;100%;100%;100322211⨯=⨯=⨯=A W x AW x AW x …………以此类推求出全部粒级的重量百分率。

（3）求各粒级累积重量百分率设各粒累积重量百分率为w 1、w 2、w 3……，则w 1=x 1;w 2=x 1+x 2;w 3=x 1+x 2+x 3;…………以此类推求出最终累积重量百分率。

2.绘图（1）根据各粒级的重量百分数和粒径，绘制粒度组成分布曲线。

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。