油层物理3.4-2004

1、3.1 3.1 油藏流体的界面张力油藏流体的界面张力第三章第三章 饱和多相流体油藏岩石饱和多相流体油藏岩石的渗流特性的渗流特性3.2 3.2 油藏岩石的润湿性和油水分布油藏岩石的润湿性和油水分布3.3 3.3 油藏岩石的毛管力油藏岩石的毛管力3.4 3.4 储层岩石的相对渗透率储层岩石的相对渗透率3.5 3.5 微观渗流机理微观渗流机理1 有效渗透率和相对渗透率 当岩石孔隙为一种流体完全饱和时测得的渗透当岩石孔隙为一种流体完全饱和时测得的渗透率称为绝对渗透率。率称为绝对渗透率。3.4 3.4 储层岩石的相对渗透率储层岩石的相对渗透率1.1 1.1 绝对渗透率绝对渗透率1.1.2 1.1.2 计

2、算公式计算公式1.1.1 1.1.1 定义定义PALQk1.1.3 1.1.3 例题例题P198P198 3.43.4 岩石的绝对渗透率是岩石自身的一种属性，与所岩石的绝对渗透率是岩石自身的一种属性，与所通过的流体性质无关。通过的流体性质无关。 1.2 1.2 有效渗透率有效渗透率 当岩石孔隙中饱和两种或两种以上流体时，岩当岩石孔隙中饱和两种或两种以上流体时，岩石允许其中一种流体通过的能力，称为该相流体的石允许其中一种流体通过的能力，称为该相流体的有效渗透率或相渗透率。有效渗透率或相渗透率。 1.2.1 定义定义 油、气、水各相的有效渗透率通常用油、气、水各相的有效渗透率通常用K Ko o、K

3、 Kg g、K Kw w表示。表示。 1.2.2 例题例题P198 1.2.3 1.2.3 说明说明 3.43.4(1).有效渗透率既和岩石自身的属性有关，又和流体饱有效渗透率既和岩石自身的属性有关，又和流体饱和度及其在孔隙中的分布有关。和度及其在孔隙中的分布有关。 (2).(2).岩石的有效渗透率之和总是小于该岩石的绝对渗透岩石的有效渗透率之和总是小于该岩石的绝对渗透率。率。 1.3 1.3 相对渗透率相对渗透率 1.3.1 1.3.1 相对渗透率相对渗透率 相对渗透率是指多相流体共存时，每一相的有效渗透率与绝相对渗透率是指多相流体共存时，每一相的有效渗透率与绝对渗透率的比值。对渗透率的比值

4、。 作为分母的绝对渗透率可以是空气的绝对渗透率、作为分母的绝对渗透率可以是空气的绝对渗透率、盐水的绝对渗透率，也可以是在储层的共存水饱和度下盐水的绝对渗透率，也可以是在储层的共存水饱和度下油的渗透率。油的渗透率。 1.3.2 1.3.2 说明说明 3.43.4 同一岩石的相对渗透率之和总是小于同一岩石的相对渗透率之和总是小于1 1或小于或小于100%100%。 2 相对渗透率曲线的特征及其影响因素相对渗透率曲线的特征及其影响因素 2.1 2.1 相对渗透率曲线相对渗透率曲线 表示相对渗透率和饱和度之间关系的曲线，称为相表示相对渗透率和饱和度之间关系的曲线，称为相对渗透率曲线。对渗透率曲线。 2

5、.2 2.2 两相相对渗透率曲线的特征两相相对渗透率曲线的特征 三个区三个区 A区：区：单相油流区单相油流区 B区：区：油水同流区油水同流区 C区：区：单相水流区单相水流区 等渗点：等渗点：油水相对渗透率曲线的交叉点油水相对渗透率曲线的交叉点 2.3 2.3 三相相对渗透率三相相对渗透率 2.4 相对渗透率的影响因素相对渗透率的影响因素 .1 2.4.1 润湿性的影响润湿性的影响 当岩石润湿性从亲水向亲油转化时，油的相对渗透当岩石润湿性从亲水向亲油转化时，油的相对渗透率趋于降低，而水的相对渗透率趋于升高。率趋于降低，而水的相对渗透率趋于升高。 润湿性润湿性

6、对相对渗透率影响的规律：对相对渗透率影响的规律： 3.43.4(a).(a).在同一含水饱和度下，随着岩石亲油性的增强，油的相对在同一含水饱和度下，随着岩石亲油性的增强，油的相对渗透率逐渐降低，而水的相对渗透率逐渐增加。在相对渗透率渗透率逐渐降低，而水的相对渗透率逐渐增加。在相对渗透率曲线上表现为曲线上表现为K Krwrw=0=0的位置及曲线的交叉点左移；的位置及曲线的交叉点左移； (b).(b).强亲水岩石相对渗透率曲线的交叉点强亲水岩石相对渗透率曲线的交叉点( (等渗点等渗点) )的饱和度的饱和度大于大于50%50%，而强亲油者小于，而强亲油者小于50%50%； . .亲水岩石的束缚水饱和

7、度一般大于亲油岩石的束缚水饱亲水岩石的束缚水饱和度一般大于亲油岩石的束缚水饱和度；和度； 2.4.2 2.4.2 饱和顺序的影响饱和顺序的影响 (1).对于湿相，其相对渗透对于湿相，其相对渗透率只是它自身饱和度的函数率只是它自身饱和度的函数 (2).(2).对于非湿相，任何饱和对于非湿相，任何饱和度下吸吮过程的相对渗透率总度下吸吮过程的相对渗透率总是低于驱替过程的相对渗透率是低于驱替过程的相对渗透率 2.4.3 2.4.3 岩石孔隙结构的影响岩石孔隙结构的影响 3.43.4 高渗大孔隙连通性好的岩心，两相渗流区范围较大，高渗大孔隙连通性好的岩心，两相渗流区范围较大，束缚水饱和度低，端点束缚水饱

8、和度低，端点( (束缚水饱和度及残余油饱和度点束缚水饱和度及残余油饱和度点) )相对渗透率高；而低渗小孔隙岩心及大孔隙连通性不好相对渗透率高；而低渗小孔隙岩心及大孔隙连通性不好的岩心刚好与此相反。的岩心刚好与此相反。 2.4.4 2.4.4 温度的影响温度的影响 3.43.4 温度升高，束缚水饱和度增加，油相相对渗透率温度升高，束缚水饱和度增加，油相相对渗透率增加，水相相对渗透率降低，整个增加，水相相对渗透率降低，整个X X形曲线右移是温度形曲线右移是温度对相对渗透率影响的基本特征。对相对渗透率影响的基本特征。 2.4.5 2.4.5 其它因素的影响其它因素的影响 3.43.4(1).(1).

9、毛管力的影响毛管力的影响 (2).(2).流体粘度的影响流体粘度的影响 3.43.43 3 相对渗透率曲线的测定和计算方法相对渗透率曲线的测定和计算方法 直接测定法直接测定法 间接计算法间接计算法 毛管力资料计算法毛管力资料计算法 经验公式法经验公式法 矿场资料法矿场资料法 稳定法稳定法 不稳定法不稳定法 3.1 3.1 稳定法测油水相对渗透率稳定法测油水相对渗透率 .1 3.1.1 基本原理与方法基本原理与方法 基本原理：达西公式基本原理：达西公式 使用标准：使用标准：SY5835-97 3.1.2 3.1.2 岩心中流体饱和度的确定方法岩心中流体饱和度的确定方法 3.43

10、.4(1).(1).物质平衡法物质平衡法(2).(2).称重法称重法(3).(3).其它方法其它方法 3.1.3 3.1.3 末端效应末端效应(end effect) (end effect) (1).定义：定义： 末端效应实质是多孔介质中两相流动在出口末端末端效应实质是多孔介质中两相流动在出口末端的一种毛管效应，其特点是：的一种毛管效应，其特点是：(a)(a)距离多孔介质出口末距离多孔介质出口末端端面一定距离内湿相饱和度过高；端端面一定距离内湿相饱和度过高；(b)(b)出口端见湿相出口端见湿相出现短暂的滞后。出现短暂的滞后。 试验和理论都已证明，出口末端效应的范围一般试验和理论都已证明，出口

11、末端效应的范围一般只限于距出口端只限于距出口端2 2厘米左右。它主要取决于流体流动速厘米左右。它主要取决于流体流动速度，流速降低则涉及范围增加。度，流速降低则涉及范围增加。 消除末端效应的方法：消除末端效应的方法： 3.43.4(1).(1).提高流速：提高流速：在岩心内保持较高的压力梯度，在岩心内保持较高的压力梯度，降低毛管力作用，以减小末端效应降低毛管力作用，以减小末端效应 (2).(2).三段岩心法：三段岩心法：在岩心两端外加两段岩心，使在岩心两端外加两段岩心，使末端效应不在测试岩心中发生末端效应不在测试岩心中发生 3.2 3.2 不稳定法测油水相对渗透率不稳定法测油水相对渗透率 3.2

12、.1 3.2.1 测试原理和方法测试原理和方法 测试原理：测试原理：贝克莱贝克莱- -列维尔特驱油机理列维尔特驱油机理 使用标准：使用标准：SY5835-97SY5835-973.2.2 3.2.2 计算公式计算公式 3.43.4 tVIdtVdSfSKweowero113.43.4weowewowwerowerwSfSfSKSK tVSftVSSweoowiwe tPKAtLQtPKuLIoo 与稳定试验相比法，不稳定试验法测定速度快得与稳定试验相比法，不稳定试验法测定速度快得多，一不需要稳定，二不需要单独测定岩心中的流体多，一不需要稳定，二不需要单独测定岩心中的流体饱和度，三无需要考虑消除

13、末端效应的措施；而且设饱和度，三无需要考虑消除末端效应的措施；而且设备简单、操作方便。备简单、操作方便。 3.3 3.3 根据毛管力曲线计算法根据毛管力曲线计算法 .1 3.3.1 原理原理 岩石孔隙由大小不同的等直径的毛细管组成，当其中饱和单岩石孔隙由大小不同的等直径的毛细管组成，当其中饱和单相流体时，根据毛管渗流定律及达西定律，可计算一定压差下通相流体时，根据毛管渗流定律及达西定律，可计算一定压差下通过岩样流体的流量及绝对渗透率；当用非湿相驱替湿相时，随外过岩样流体的流量及绝对渗透率；当用非湿相驱替湿相时，随外加压力增加，非湿相优先进入较大的孔隙并在其中流动，而湿相加压力

14、增加，非湿相优先进入较大的孔隙并在其中流动，而湿相则占据较小的孔隙并在其中流动，用同样的方法可算出两者的流则占据较小的孔隙并在其中流动，用同样的方法可算出两者的流量及有效渗透率。从而可计算出不同饱和度下的相对渗透率。量及有效渗透率。从而可计算出不同饱和度下的相对渗透率。 .2 3.3.2 岩石绝对渗透率的计算岩石绝对渗透率的计算 3.43.4 假设：岩石孔隙是由一束直径不同但长度相等的毛假设：岩石孔隙是由一束直径不同但长度相等的毛管构成管构成 3.43.41022cos5 . 0cPdSK3.3.3 3.3.3 油、水有效渗透率和相对渗透率的计算油、水有效渗透率和相对渗透率的

15、计算 (1).(1).油、水有效渗透率的计算油、水有效渗透率的计算 (2).(2).油、水相对渗透率的计算油、水相对渗透率的计算 wScwPdSK022cos5 . 0122cos5 . 0wScnPdSK10202cScrwPdSPdSKw10212cScrnPdSPdSKw(3).(3).伯丁相对渗透率修正公式伯丁相对渗透率修正公式 3.4 3.4 用经验统计公式计算相对渗透率用经验统计公式计算相对渗透率 3.4.1 3.4.1 柯里柯里(Corey,1954)(Corey,1954) 气驱油的相对渗透率公式气驱油的相对渗透率公式102022cScrwrwPdSPdSKw102122cSc

16、rnrnPdSPdSKw 4SKro22111SSSKwiorgwioSSS13.4.2 3.4.2 霍纳普等油水相对渗透率公式霍纳普等油水相对渗透率公式 3.5 3.5 用矿场资料计算相对渗透率用矿场资料计算相对渗透率 3.5.1 3.5.1 油气相对渗透率的计算油气相对渗透率的计算110nwiorwiwrwrwSSSSKK2110nwiororwroroSSSSKKrorggogosKKBBRRFRRKKsrorggogoBBFwioioPwiLSBNBNNSS 1LgSS13.5.2 3.5.2 油水相对渗透率的计算油水相对渗透率的计算 3.6 3.6 三相相对渗透率的计算三相相对渗透率

17、的计算 FRKKwrorwwowoBBFoioPwioNBBNNSS 1owSS13.6.1 3.6.1 模型模型1-Stone1-Stone，1970 1970 3.6.2 3.6.2 模型模型2-Stone2-Stone，1973 1973 3.7 3.7 平均相对渗透率曲线的求取方法平均相对渗透率曲线的求取方法 3.43.4 将不同岩心测得的相对渗透率曲线绘在同一坐标将不同岩心测得的相对渗透率曲线绘在同一坐标纸上，连续固定油水相对渗透率纸上，连续固定油水相对渗透率( (如如K Kroro=1.0=1.0，0.90.9，0.80.8，0.70.7，0 0；K Krwrw=0=0，0.050

18、.05，0.10.1，0.20.2，)，求出相应的含水饱和度的平均值，从而得到平均油水求出相应的含水饱和度的平均值，从而得到平均油水相对渗透率曲线。相对渗透率曲线。 3.7.1 3.7.1 平均饱和度法平均饱和度法 3.7.2 3.7.2 相关经验公式法相关经验公式法 利用有代表性的相关经验公式，对每块岩心的相对利用有代表性的相关经验公式，对每块岩心的相对渗透率曲线数据进行回归，求出能反映曲线特征的相关渗透率曲线数据进行回归，求出能反映曲线特征的相关参数，参数，然后对相关参数进行平均，从而得到该油藏有代然后对相关参数进行平均，从而得到该油藏有代表性的相对渗透率曲线。表性的相对渗透率曲线。 该法

19、简单易行，是国内外常用的方法之一，但精该法简单易行，是国内外常用的方法之一，但精度不高。度不高。 对于亲水性油藏，油水相对渗透率的经验公式有：对于亲水性油藏，油水相对渗透率的经验公式有： m,n-m,n-与岩石孔隙结构有关与岩石孔隙结构有关的常数的常数 norwcwcwrwSSSSK)1(morwcorwroSSSSK)11(含水饱和度含水饱和度残余油残余油饱和度饱和度束缚水饱束缚水饱和度和度 将上面两式两边取对数，得将上面两式两边取对数，得： 其中，其中，)lg(lgwwDrwSnK)lg(lgowDroSmKorwcwcwwwDSSSSS1orwcorwowDSSSSS114 4 相对渗透

20、率曲线的应用相对渗透率曲线的应用 4.1 计算产水率计算产水率 4.1.1 4.1.1 产水率的定义产水率的定义 指油水同产时产水量占总产液量的比例，以指油水同产时产水量占总产液量的比例，以fw表示表示 4.1.2 4.1.2 分流方程分流方程 owwowwoowwowwwKKKKKQQQf11油的流度油的流度水的流度水的流度wbSowwaef1121wwbSowbSowwwaebaeSfwbSrwroaeKK3.43.4 随着油藏水淹程度的增加，产水率开始增加得不快，随着油藏水淹程度的增加，产水率开始增加得不快，以后迅速增加；当油井产水率相当高时以后迅速增加；当油井产水率相当高时( (含水饱和度很含水饱和度很高高) )，产水率增加速度又减慢下来。这就是油井产水变化，产水率增加