油层物理2005下

1、为什么要研究多相渗流机理为什么要研究多相渗流机理？ 接触面积大流体流体岩石流体a、第一节第一节 储层岩石中的各种界面现象现象储层岩石中的各种界面现象现象 第二节第二节 储层岩石的润湿性储层岩石的润湿性 第三节第三节 储层岩石的毛管压力曲线储层岩石的毛管压力曲线 第四节第四节 储层岩石驱油过程中的阻力效应储层岩石驱油过程中的阻力效应 第五节第五节 储层岩石的有效渗透率和相对渗透率曲线储层岩石的有效渗透率和相对渗透率曲线第三章 多相流体的渗流机理多相流体的渗流机理一、储层流体的相间界面张力及其测定一、储层流体的相间界面张力及其测定Hg毛管力 （1）界面现象）界面现象 一滴水银掉在桌面上呈球形，水在

2、细管中产生一滴水银掉在桌面上呈球形，水在细管中产生毛管现象。毛管现象。 讨论：讨论： 如想增加表面积或将相内分子举升至界面如想增加表面积或将相内分子举升至界面（克服（克服相内分子的吸引力）需要付出能量作功相内分子的吸引力）需要付出能量作功作的功转作的功转换为（新增加界面）表面自由能。换为（新增加界面）表面自由能。 AA不平衡，下沉不平衡，下沉 BB平衡平衡A B ogow或表面活性剂：能自发吸附到两相界面，并能急剧降低表面活性剂：能自发吸附到两相界面，并能急剧降低界面张力的物质界面张力的物质,SAa,SAa。p or Rs pb 活性剂浓度活性剂浓度非极性端，朝极性小的物质非极性端，朝极性小的

3、物质极性端，朝极性大的物质极性端，朝极性大的物质FgV2RpmHgd2d d1 d 滴外形法滴外形法 212LLp吊环法吊环法FRp4注水注水油油第二节第二节 储层岩石的润湿性储层岩石的润湿性 W air wg Hg air RgRwRHgRa一、润湿性的基本概念一、润湿性的基本概念 一滴水滴在固体表面上很快一滴水滴在固体表面上很快铺开，称为铺开，称为水湿或水对固体水湿或水对固体表面有选择性润湿。表面有选择性润湿。 因因 一滴水银，滴在固体表面上不一滴水银，滴在固体表面上不能铺开，称为能铺开，称为空气湿或称空气空气湿或称空气对固体表面有选择性润湿对固体表面有选择性润湿。 因因 水湿或水对固体表

4、面有选择性润湿水湿或水对固体表面有选择性润湿 油湿或油对固体表面有选择性润湿油湿或油对固体表面有选择性润湿中性润湿或两相润湿中性润湿或两相润湿 WO WO WO =0 完全润湿 亲水性极强或强水湿 90 润湿不好 亲水性不好或油湿 =180 完全不润湿 亲油极强或强油湿 cosowwRoR （杨氏方程）（杨氏方程） AwRoRowcos（附着张力）（附着张力） L S Ls 1cm2 L S G gLgs WwRoRow再由杨氏方程：再由杨氏方程： cosowwRoR)cos1 (owWW 液体对固体润湿程度越好液体对固体润湿程度越好 0 Wow 90 油湿油湿 cos0 Wwp-Rwp-R下

5、降幅下降幅度直到原度直到原nwp-Rnwp-Rwp-Rwp-R才可能反转。才可能反转。 混合润湿 斑点润湿 影响储层岩石润湿性的因素：影响储层岩石润湿性的因素： （1 1）岩石的矿物组成）岩石的矿物组成 解石、白云石碳酸盐岩（灰岩）：方矿物、硫酸盐等英、长石、云母、粘土砂岩：硅酸盐矿物如石油藏岩石主要为岩石矿物组成不同，润湿性不同岩石矿物组成不同，润湿性不同 1 2 O W 前进角前进角 1 1：三相周界有欲运：三相周界有欲运动的趋势，被极性较大的动的趋势，被极性较大的那相所占据的面积增大，那相所占据的面积增大，其三相周界所对应的那个其三相周界所对应的那个角角( (水驱油时形成水驱油时形成)

6、)。 W O 1 W O 2 W O 3 1 2 3部分岩石表面亲油，被油膜覆部分岩石表面亲油，被油膜覆盖；其余亲水，被水膜包围，盖；其余亲水，被水膜包围，岩石为中性润湿；岩石为中性润湿； O W G 亲油岩石，油以油膜的形式附亲油岩石，油以油膜的形式附着于颗粒表面着于颗粒表面 亲水岩石，油成孤滴状亲水岩石，油成孤滴状 结论：岩石颗粒表面总是被润湿相所覆盖，湿相力结论：岩石颗粒表面总是被润湿相所覆盖，湿相力图占据较窄小的孔隙角隅，非湿相处于孔道中心。图占据较窄小的孔隙角隅，非湿相处于孔道中心。 四、岩石润湿性与水驱油的相互影响四、岩石润湿性与水驱油的相互影响S SW W低，润湿相水粘附于颗粒表

7、面低，润湿相水粘附于颗粒表面, , 成环成环状分布状分布, ,不流动；不流动；S SO O很高，油成迂回状很高，油成迂回状连续分布于孔隙中间连续分布于孔隙中间, , 在外压作用下在外压作用下成渠道流动。成渠道流动。S SW W中，油水为迂回状分布，在一定外中，油水为迂回状分布，在一定外压下，油水可以同时流动。压下，油水可以同时流动。 四、岩石润湿性与水驱油的相互影响四、岩石润湿性与水驱油的相互影响 S SW W高，油成孤滴状分布，水成迂回状连高，油成孤滴状分布，水成迂回状连续分布。续分布。 水湿水湿S SO O低，油以油膜形式附于颗粒表面低，油以油膜形式附于颗粒表面, ,油油成环状分布；成环状

8、分布；S SW W很高很高, ,水连续分布于水连续分布于孔隙中间孔隙中间, ,在外压作用成渠道流动。在外压作用成渠道流动。 四、岩石润湿性与水驱油的相互影响四、岩石润湿性与水驱油的相互影响S SO O中，油水为迂回状分布，在一定压差中，油水为迂回状分布，在一定压差下，沿各自渠道同时流动。下，沿各自渠道同时流动。 S SO O高，水成孤滴状，油为迂回状，连高，水成孤滴状，油为迂回状，连续分布。续分布。 四、岩石润湿性与水驱油的相互影响四、岩石润湿性与水驱油的相互影响亲油油层注水和亲水油层注水后，残余油的亲油油层注水和亲水油层注水后，残余油的分布状态是什么分布状态是什么.？亲油油层，注水为驱替过程

9、，水突破油层后，油亲油油层，注水为驱替过程，水突破油层后，油以油膜形式存在，残余油多一些。以油膜形式存在，残余油多一些。亲油亲油岩石岩石水水水水水水亲油油层注水和亲水油层注水后，残余油的亲油油层注水和亲水油层注水后，残余油的分布状态是什么分布状态是什么.？亲油油层，注水为驱替过程，水突破油层后，油亲油油层，注水为驱替过程，水突破油层后，油以油膜形式存在，残余油多一些。以油膜形式存在，残余油多一些。亲油亲油岩石岩石水水水水水水2 2、润湿性决定孔道中毛管力的大小和方向、润湿性决定孔道中毛管力的大小和方向 亲水毛管亲水毛管W WP Pc c O O p p 亲水毛管亲水毛管, P, PC C 是动

10、力是动力, ,与注水驱替压与注水驱替压差差 p p方向一致方向一致; ;亲水程度越大亲水程度越大,P,PC C 越越大大, ,水越易进入毛管水越易进入毛管, ,油越易被驱出。油越易被驱出。 亲油毛管亲油毛管W PW Pc c O O p p 亲油毛管，亲油毛管，P PC C 是阻力，与注水驱替压是阻力，与注水驱替压差差 p p方向相反；亲油程度越大，方向相反；亲油程度越大，P PC C 越大越大, ,水越难进入毛管水越难进入毛管, ,油越难被驱出。油越难被驱出。四、岩石润湿性与水驱油的相互影响四、岩石润湿性与水驱油的相互影响规纳：规纳：毛管力力图使湿相液膜增厚，毛管力力图使湿相液膜增厚，p p

11、c c方向指方向指向非润湿相一方。润湿性与界面张力、毛管半向非润湿相一方。润湿性与界面张力、毛管半径决定了径决定了 p pc c的大小和方向。的大小和方向。 rpCcos2四、岩石润湿性与水驱油的相互影响四、岩石润湿性与水驱油的相互影响四、岩石润湿性与水驱油的相互影响四、岩石润湿性与水驱油的相互影响W O 测前进角测前进角 1 1，先将岩石浸入到油中，然，先将岩石浸入到油中，然后用滴管滴一滴水到岩石的上表面，形后用滴管滴一滴水到岩石的上表面，形成水驱油的前进角；成水驱油的前进角； 五、油藏岩石润湿性的测定五、油藏岩石润湿性的测定 注意：该油水为新鲜地层油和地层水注意：该油水为新鲜地层油和地层水

12、 W O 测后退角测后退角 2 2，先将岩石浸入到水中，然，先将岩石浸入到水中，然后用滴管滴一滴油到岩石下表面，形成后用滴管滴一滴油到岩石下表面，形成油驱水的后退角油驱水的后退角 (2) (2) 测定条件测定条件 应在地层应在地层p p、T T下，用真实油藏流体，组成不变；矿下，用真实油藏流体，组成不变；矿物晶体为表面干净、光滑、平整的纯矿物晶体物晶体为表面干净、光滑、平整的纯矿物晶体; ;达达到热力学平衡后到热力学平衡后( (即即: : 1=1= 2), 2), 测定结果才可靠。测定结果才可靠。 t 1 2 五、油藏岩石润湿性的测定五、油藏岩石润湿性的测定 缺点：用简单矿物模拟复杂组成的岩石

13、，测定值缺点：用简单矿物模拟复杂组成的岩石，测定值与实际值出入大。测定条件太苛刻。与实际值出入大。测定条件太苛刻。 W O 饱和油岩样放入吸水仪中，如果岩石亲水，饱和油岩样放入吸水仪中，如果岩石亲水，在在 P PC C下，则水会自动进入岩石驱油，测出下，则水会自动进入岩石驱油，测出自动吸水排出油的体积自动吸水排出油的体积V V自自O O。五、油藏岩石润湿性的测定五、油藏岩石润湿性的测定 WO对于饱和水的岩样放入吸油仪中，如果岩对于饱和水的岩样放入吸油仪中，如果岩石亲油，在石亲油，在 P Pc c下，则油会自动进入岩石驱下，则油会自动进入岩石驱水，测定自动吸油排水的体积水，测定自动吸油排水的体积

14、V V自自W W 。五、油藏岩石润湿性的测定五、油藏岩石润湿性的测定 五、油藏岩石润湿性的测定五、油藏岩石润湿性的测定 五、油藏岩石润湿性的测定五、油藏岩石润湿性的测定 )11(21RRpc R R1 1、R R2 2为两个主曲率半径为两个主曲率半径 r R cos/21rRRrCOSRRpc2)11(21p pc c方向：指向非湿相方向：指向非湿相( (或弯液面内侧或弯液面内侧) )。 一、毛管压力的概念一、毛管压力的概念 (2) 弯液面为柱面时的弯液面为柱面时的pc WOWrRpC/)11(2使水膜增厚使水膜增厚一、毛管压力的概念一、毛管压力的概念 rCOSpC)(2rCOSp)(2p p

15、Cmax Cmax 出现在细端。要使毛管中的湿相全部被驱出，出现在细端。要使毛管中的湿相全部被驱出，外加压差外加压差 一、毛管压力的概念一、毛管压力的概念 (4) (4) 两相流体处于平衡裂缝间的情况两相流体处于平衡裂缝间的情况WCOSRRpC2)11(21(5)理想岩石中的毛管力理想岩石中的毛管力(平均曲率半径平均曲率半径Rm)mCRp当地层中湿相数量变大时，当地层中湿相数量变大时，S SW W 增大，曲率半径增大，曲率半径 R R1 1 ，R R2 2 ，R Rm m 也发生变化，导致也发生变化，导致p pC C 变化变化 一、毛管压力的概念一、毛管压力的概念 在一个大水池中在一个大水池中

16、( (下水下水上油上油) ) 插入一个亲水插入一个亲水毛细管，湿相水会沿毛细管，湿相水会沿毛细管上升，直到到毛细管上升，直到到平衡。平衡。 hPw b WBpob Pw a poa OAWA油水一、毛管压力的概念一、毛管压力的概念 hPw b WBpob Pw a poa OAWA油水毛管中两相界面高于水池中两毛管中两相界面高于水池中两相界面称为相界面称为毛管力曲线毛管力曲线。 原因：原因：管壁与湿相分子间作用管壁与湿相分子间作用力力图使液面上升。力力图使液面上升。 弯液面两侧，非湿相压力弯液面两侧，非湿相压力- -湿湿相压力相压力= =毛管力毛管力 液面上升高度：（液面上升高度：（1 1）液

17、柱重量）液柱重量= =附着张力（平衡条件）附着张力（平衡条件） rghrow2 .cos2grhowcos2一、毛管压力的概念一、毛管压力的概念 h Pw b WB pob Pw a poa OA WA 油水ghppooboaghppwwbwacowwbobwaoapghpppp)(,rghpccos2在油相中：在油相中： 在水相中：在水相中： 一、毛管压力的概念一、毛管压力的概念 grhcos2 r1r2r31 2 2coscos 1cos1cos 2 2 h吸入h驱替SW吸入SW驱替 在毛管半径在毛管半径r r不变时，毛管不变时，毛管滞后只与接触角滞后滞后只与接触角滞后( (润湿润湿次序次

18、序) )有关。有关。 一、毛管压力的概念一、毛管压力的概念 一、毛管压力的概念一、毛管压力的概念 Sw pc 二、毛管压力曲线的测定和换算二、毛管压力曲线的测定和换算 r4r3r2r1 pc4 pc3 pc2 pc1 作出作出p pcici（p p驱驱）S Swetwet关系曲线。关系曲线。二、毛管压力曲线的测定和换算二、毛管压力曲线的测定和换算 二、毛管压力曲线的测定和换算二、毛管压力曲线的测定和换算 iv) 作出作出pC SW 关系曲线。关系曲线。PiWiPWiVVVS/)(1二、毛管压力曲线的测定和换算二、毛管压力曲线的测定和换算 二、毛管压力曲线的测定和换算二、毛管压力曲线的测定和换算

19、 二、毛管压力曲线的测定和换算二、毛管压力曲线的测定和换算 二、毛管压力曲线的测定和换算二、毛管压力曲线的测定和换算 高压计量泵 水银水银 (3)* (3) (2)上标线空气(湿相) (1) 下标线 岩心室抽空加压压力计二、毛管压力曲线的测定和换算二、毛管压力曲线的测定和换算 HgigiPHgiHgiSSVVS1I II Sw 100PcCLLLLLCLPrrPcos2cos2CRRRRRCRPrrPcos2cos2CLLLRRCRPPcoscos 4、毛管压力曲线的换算、毛管压力曲线的换算在实验条件在实验条件(同一块岩心同一块岩心): 在油藏条件在油藏条件(同一块岩心同一块岩心):三、毛管压

20、力曲线的基本特征三、毛管压力曲线的基本特征1、定性特征、定性特征(1)初始段初始段ab； (2)中间平缓段中间平缓段bc； 主要进液段主要进液段 - -越长，岩石喉道的分选越好；越长，岩石喉道的分选越好；a b c d 100 Pc 喉道半径 50 PT Pc50 Swmin - -位置越靠下，岩石喉道半径越大。位置越靠下，岩石喉道半径越大。 (3)急剧上翘段急剧上翘段cd。三、毛管压力曲线的基本特征三、毛管压力曲线的基本特征- -PT 越小，岩石的渗透性越好。越小，岩石的渗透性越好。r2、定量特征、定量特征2、定量特征、定量特征1、研究岩石的孔隙结构、研究岩石的孔隙结构 根据一定的毛管力对应

21、着一定的孔隙喉道半径。根据一定的毛管力对应着一定的孔隙喉道半径。由毛管压力曲线由毛管压力曲线( PCSw曲线曲线)可以求得孔隙大小。可以求得孔隙大小。四、毛管压力曲线的应用四、毛管压力曲线的应用ccprrPcos2cos250maxminmaxcos2,cos2,cos2ccTprprprabcdPc 喉道半径 Swmin (%)ppiVVir1、研究岩石的孔隙结构、研究岩石的孔隙结构(%)/PpiVVir2、评价岩石储集性能、评价岩石储集性能 毛管压力曲线形态主要受孔隙喉道的分选性和喉毛管压力曲线形态主要受孔隙喉道的分选性和喉道大小所控制。道大小所控制。 - -中间平缓段越长，岩石的喉道半径

22、越均匀，分选中间平缓段越长，岩石的喉道半径越均匀，分选性越好，岩石的储集性能越好；性越好，岩石的储集性能越好； - -中间平缓段位置越低，平均喉道半径越大，岩石中间平缓段位置越低，平均喉道半径越大，岩石储集性能越好；储集性能越好； 四、毛管压力曲线的应用四、毛管压力曲线的应用中间段长而高，孔中间段长而高，孔道分选性好道分选性好(均匀均匀)，岩石物性比岩石物性比A差。差。BC中间段长而极高，中间段长而极高，孔道分选性好孔道分选性好,岩岩石物性比石物性比B差。差。A中间段长而低，中间段长而低，孔道分选性好孔道分选性好(均均匀匀)，岩石物性好。，岩石物性好。中间段短而高，孔中间段短而高，孔道分选性差

23、，岩石道分选性差，岩石物性差。物性差。EF无选性无选性,岩石物性岩石物性比比E好。好。D中间段短而低，中间段短而低，孔道分选性孔道分选性 差，差，岩石物性比岩石物性比E好。好。21)(cos)(KPSJCW四、毛管压力曲线的应用四、毛管压力曲线的应用SwJ(Sw)3、确定油层平均毛管压力、确定油层平均毛管压力J(Sw)函数函数4、确定油、确定油(水水)饱和度随油水过渡带高度的变化饱和度随油水过渡带高度的变化OWCcPgph100四、毛管压力曲线的应用四、毛管压力曲线的应用W+O W O h 5、利用驱替和吸入毛管压力曲线研究采收率、利用驱替和吸入毛管压力曲线研究采收率maxmaxSSSERE

24、称为退出效率或非湿相原油采收率。称为退出效率或非湿相原油采收率。_|1000IRWSHg %SR Smax Smin I一次注入曲线一次注入曲线 W退汞曲线退汞曲线 R二次注入曲线二次注入曲线四、毛管压力曲线的应用四、毛管压力曲线的应用6、确定储层岩石的润湿性、确定储层岩石的润湿性 (1) 面积比较法面积比较法四、毛管压力曲线的应用四、毛管压力曲线的应用步骤：步骤： 先将岩心饱和水，油驱先将岩心饱和水，油驱水得曲线水得曲线 I ； 水驱油得曲线水驱油得曲线II ； 再用油驱水得曲线再用油驱水得曲线III。IIIIIIA1A20100Pc IIIIIIA1A20100Pc 6、确定储层岩石的润湿

25、性、确定储层岩石的润湿性判定标准：判定标准：(2)润湿指数和视接触角润湿指数和视接触角 理论基础理论基础：以油、气系统中油的润湿能力为标准：以油、气系统中油的润湿能力为标准，把油、水系统中，水的润湿能力与，把油、水系统中，水的润湿能力与上面标准进行比较，来判断油、水系上面标准进行比较，来判断油、水系统中水对岩石的润湿性统中水对岩石的润湿性(即岩石是亲即岩石是亲油还是亲水油还是亲水)。6、确定储层岩石的润湿性、确定储层岩石的润湿性owTogogTowogowPPWcoscosA、润湿指数、润湿指数W - -作法作法：将一块岩石分为两半，一块先饱和油后：将一块岩石分为两半，一块先饱和油后作空气驱油

26、，另一块先饱和水后作油驱作空气驱油，另一块先饱和水后作油驱水，分别测出两条水，分别测出两条PC Sw曲线，并求得曲线，并求得其排驱压力；其排驱压力； - -润湿指数润湿指数W定义：定义：6、确定储层岩石的润湿性、确定储层岩石的润湿性判断标准：判断标准： - -W=1 ，水完全润湿岩石。说明了油水系统中水对，水完全润湿岩石。说明了油水系统中水对岩石的润湿能力达到了油气系统中油对岩石的润岩石的润湿能力达到了油气系统中油对岩石的润湿能力；湿能力； - -W=0，油完全润湿岩石。说明油水系统中水对岩，油完全润湿岩石。说明油水系统中水对岩石的润湿能力为零。石的润湿能力为零。 - -0W1, W越接近越接

27、近1，岩石越亲水；，岩石越亲水；W越接近越接近0，岩石越亲油。岩石越亲油。6、确定储层岩石的润湿性、确定储层岩石的润湿性1cos, 0ogog6、确定储层岩石的润湿性、确定储层岩石的润湿性视接触角视接触角 ow为为)arccos(cosowTogogTowowowTogogTowowPPPP判定指标：判定指标： ow0，岩石越亲水；，岩石越亲水； ow90，岩石越亲油。，岩石越亲油。四、毛管压力曲线的应用四、毛管压力曲线的应用- -曲线曲线(1)表示原始油藏的表示原始油藏的PC Sw曲线；曲线； - -曲线曲线(2)表示现在油藏的表示现在油藏的PC Sw曲线，曲线，r减小，油层受减小，油层受污

28、染。污染。Sw Pc WOOWWWOWOOW+O活塞式水驱油活塞式水驱油非活塞式水驱油非活塞式水驱油一、水驱油的非活塞性一、水驱油的非活塞性一、水驱油的非活塞性一、水驱油的非活塞性非活塞式驱油的原因：非活塞式驱油的原因： - -孔隙结构非均质性孔隙结构非均质性(即即r不同，润湿性不同不同，润湿性不同 )，驱油，驱油动力和产生的阻力不同动力和产生的阻力不同; - -油水粘度之差油水粘度之差(O -W) 引起油水流速不同引起油水流速不同,导致油导致油水界面参差不齐水界面参差不齐; - -在纯水流动区和纯油流动区之间存在一个油水混在纯水流动区和纯油流动区之间存在一个油水混合流动区。合流动区。二、毛管

29、孔道中的各种阻力效应二、毛管孔道中的各种阻力效应1、当油柱、当油柱(或气泡或气泡)静止时静止时 油水存在两个界面：油水存在两个界面：(1) 柱面柱面rPowc (2)球面：球面：rPowccos2指向管心，使水膜变厚指向管心，使水膜变厚指向管壁，使水膜变薄指向管壁，使水膜变薄cPcPcPcP水膜水膜亲水毛管亲水毛管cPcPcPcP水膜水膜亲水毛管亲水毛管毛管力效应毛管力效应 PI： 指向管壁，使水膜变薄指向管壁，使水膜变薄)21(cos2rPPPowccI1、当油柱、当油柱(或气泡或气泡)静止时静止时 2、在压差作用下、在压差作用下,当液柱欲运动时当液柱欲运动时两个弯液面的毛管力为：两个弯液面

30、的毛管力为：rPowc1cos2rPowc2cos2第二种附加阻力第二种附加阻力PII: 与流动方向相反与流动方向相反)cos(cos221rPPPowccIIR R 3、当珠泡流到孔道窄口时的遇阻情况、当珠泡流到孔道窄口时的遇阻情况珠泡要通过变截面的狭窄珠泡要通过变截面的狭窄孔吼时，则必须克服孔吼时，则必须克服第三第三种附加阻力种附加阻力PIII：)11(2RRPowIII当当R =r,R =时，则时，则PIII为最大为最大rPIII2PIII 的方向的方向：与流动方向相反。：与流动方向相反。R R 3、当珠泡流到孔道窄口时的遇阻情况、当珠泡流到孔道窄口时的遇阻情况4、消除或减小、消除或减小

31、PI，PII，PIII 的方法的方法 - -加入表面活性剂，使加入表面活性剂，使 减小，从而使减小，从而使PI，PII，PIII 减小，珠泡更易流动；减小，珠泡更易流动； - -在生产中应尽量减少钻井泥浆侵入油层，残余在生产中应尽量减少钻井泥浆侵入油层，残余的酸化液及时被排出，避免产生液阻效；的酸化液及时被排出，避免产生液阻效； - -保持地层流体压力大于饱和压力下开采，避免保持地层流体压力大于饱和压力下开采，避免油层脱气，造成贾敏效应。油层脱气，造成贾敏效应。二、毛管孔道中的各种阻力效应二、毛管孔道中的各种阻力效应三、在几种简化岩石孔道中的渗流三、在几种简化岩石孔道中的渗流1、单根毛管、单根

32、毛管,单相液流单相液流由毛管流动公式由毛管流动公式(泊稷叶公式泊稷叶公式)得得:LPrAqV82如两根毛管半径分别为如两根毛管半径分别为r1,r2 ,则则:22211VrrV对渗透率对渗透率K起决定作用的毛管是大孔道起决定作用的毛管是大孔道三、在几种简化岩石孔道中的渗流三、在几种简化岩石孔道中的渗流t=0txLt L水水 1 油油 2 p1p2p1 p2 2、单根、多根互不连通毛管孔道两相液流、单根、多根互不连通毛管孔道两相液流- -如果如果 W O ,则随着时间则随着时间t增加，油水界面移动增加，油水界面移动的速度的速度V增大，水驱油越来越快；增大，水驱油越来越快； - -毛管半径毛管半径r

33、越大，速度越大，速度V越大，大、小孔道的油越大，大、小孔道的油水界面位置不同。水界面位置不同。 即：不同渗透率即：不同渗透率K带的地层中会出现微观和宏观带的地层中会出现微观和宏观上的指进现象，或粘性指进现象。上的指进现象，或粘性指进现象。 注入注入 L A B 1 2 r1 r2 PC1PC2三、在几种简化岩石孔道中的渗流三、在几种简化岩石孔道中的渗流3、不等直径的并联孔道、不等直径的并联孔道(两相流两相流) 3、不等直径的并联孔道、不等直径的并联孔道(两相流两相流) 毛管半径毛管半径r在不断变化，毛管断面呈渐扩、渐缩的在不断变化，毛管断面呈渐扩、渐缩的情况，毛管力情况，毛管力PC 在瞬变，如

34、果所施加的压差较大在瞬变，如果所施加的压差较大，则界面向前跃进，说明了流体并非均匀地流过，则界面向前跃进，说明了流体并非均匀地流过多孔介质，而是以瞬息变化的阶跃或多孔介质，而是以瞬息变化的阶跃或 跳跃形式流跳跃形式流过。这是微观渗流机理的一个重要特征。过。这是微观渗流机理的一个重要特征。4、单根变断面毛管的两相流动、单根变断面毛管的两相流动 2r2r0 p1 p2 LLPrVO820满管液流时：满管液流时：三、在几种简化岩石孔道中的渗流三、在几种简化岩石孔道中的渗流5、毛管孔道中的混合液流、毛管孔道中的混合液流环流时，气泡存在时周围液体的环流时，气泡存在时周围液体的 流速：流速：204408)

35、(LrPrrVLOLVrrV40)(1珠泡半径珠泡半径 r 越接近孔道半径越接近孔道半径 r0 ，则混合物的流，则混合物的流速大幅度下降。速大幅度下降。110PALQK绝结论结论：绝对渗透率是岩石固有的性质：绝对渗透率是岩石固有的性质,与通过岩石与通过岩石的流体性质无关。的流体性质无关。 2、相、相(有效有效)渗透率渗透率相渗透率相渗透率：指多相流体共存和流动时：指多相流体共存和流动时,其中某一相其中某一相流体在岩石中的通过能力大小流体在岩石中的通过能力大小,称为该称为该相流体的相渗透率或有效渗透率。相流体的相渗透率或有效渗透率。12221001110)(21010PPALPQKPALQKPA

36、LQKggWWWOOO例如例如：用油、盐水同时通过某岩心，分别测得两相：用油、盐水同时通过某岩心，分别测得两相 流量，用达西公式计算流量，用达西公式计算Ki。2、相、相(有效有效)渗透率渗透率已知：已知：l岩心绝对岩心绝对K0.375 m2； l盐水盐水Sw70；油；油So30； l盐水盐水w1cp；油；油o3cp； l测得盐水测得盐水Qw=0.30cm3/s；油；油Qo=0.03cm3/s。L=3cm22cmA p=0.2MPa 例如例如：用油、盐水同时通过某岩心，分别测得两相：用油、盐水同时通过某岩心，分别测得两相 流量，用达西公式计算流量，用达西公式计算Ki。2、相、相(有效有效)渗透率

37、渗透率已知：已知：l岩心绝对岩心绝对K0.375 m2； l盐水盐水Sw70；油；油So30； l盐水盐水w1cp；油；油o3cp； l测得盐水测得盐水Qw=0.30cm3/s；油；油Qo=0.03cm3/s。L=3cm22cmA p=0.2MPa 2、相、相(有效有效)渗透率渗透率结论结论：多相共渗时：多相共渗时, KiSwi ,So Sor, Sg Sgr； (B) 当非湿相饱和度未达到当非湿相饱和度未达到100% 时时, 其其Krnw 几乎可几乎可以达到以达到 1(100%); 而湿相饱和度必须达到而湿相饱和度必须达到 100% 时时, 其其Krnw才能达到才能达到100% ； (C)两

38、相共渗时两相共渗时,尽管尽管 Si=1,但但 Kri1而且出现而且出现 Kri的最小值。的最小值。 2、相对渗透率曲线的特征相对渗透率曲线的特征3、影响相对渗透率的因素、影响相对渗透率的因素3、影响相对渗透率的因素、影响相对渗透率的因素3、影响相对渗透率的因素、影响相对渗透率的因素原因原因： A.亲油岩石表面吸附的极性物质在高温下解附亲油岩石表面吸附的极性物质在高温下解附,使水使水吸附在岩石表面吸附在岩石表面; B.岩石亲水性增强岩石亲水性增强,接触角减小接触角减小,含油孔道转化为含含油孔道转化为含水孔道水孔道; C.温度升高温度升高,岩石膨胀岩石膨胀,孔隙结构改变孔隙结构改变; D. 温度改

39、变温度改变,油水粘度比改变。相渗曲线改变。油水粘度比改变。相渗曲线改变。(4)温度对相对渗透率的影响温度对相对渗透率的影响 - -温度升高温度升高, Swi增大。两相增大。两相Kri曲线的交点右移。曲线的交点右移。3、影响相对渗透率的因素、影响相对渗透率的因素3、影响相对渗透率的因素、影响相对渗透率的因素(5)其它因素的影响其它因素的影响 o , 准数准数 = /K P 总之：在分析和使用相对渗透率曲线时必须注意总之：在分析和使用相对渗透率曲线时必须注意实验的测试条件是否与地层情况相一致。实验的测试条件是否与地层情况相一致。应尽量在保持地层条件如岩石润湿性、流应尽量在保持地层条件如岩石润湿性、

40、流体、体、 温度、压力、及驱替过程的情况下进温度、压力、及驱替过程的情况下进行测试行测试,才能较真实地反应地下渗流规律。才能较真实地反应地下渗流规律。三、相对渗透率曲线的测定和计算三、相对渗透率曲线的测定和计算- -直接法直接法： 稳定法和不稳定法稳定法和不稳定法; - -间接法间接法: Pc曲线计算法曲线计算法,矿场资料计算法矿场资料计算法,经验公式计算法经验公式计算法 泵泵 油油水水岩心岩心 泵泵Qo，Qw 油水计量器油水计量器1110;10PALQKPALQKWWWOOO1、稳定法、稳定法 (以以O-W系统为例系统为例) (1) 原理原理:稳定流动时的达西公式。稳定流动时的达西公式。-

41、-当当 Sw =const，Qi 进进 = Q i 出出 ( i=O,W) 时时, 说明岩说明岩心中油水两相流动达到稳定状态心中油水两相流动达到稳定状态, Ko,Kw一定一定,算算出出Ko,Kw, Kro,Krw; - -改变岩心中的改变岩心中的 Sw , 重复上述步骤重复上述步骤,可以得到不同可以得到不同Sw 下的下的Kro,Krw。1、稳定法、稳定法 (以以O-W系统为例系统为例)1、稳定法、稳定法 (以以O-W系统为例系统为例)A、物质平衡法、物质平衡法(又称为体积法又称为体积法) 原理：原理：Q流进流进 - Q流出流出 = 岩心中积聚岩心中积聚)(jIjPjTjTSSVVfVjIPjT

42、jTjSVVfVS)()()1 (OWPOPdWOWPWWPdVVWWSSVSVWW1、稳定法、稳定法 (以以O-W系统为例系统为例) 末端效应：末端效应：它是两相流体在多孔介质中流它是两相流体在多孔介质中流动过程中，出现在出口末端的一种毛管效应动过程中，出现在出口末端的一种毛管效应, ,其特点是：其特点是： (1)(1)距离多孔介质出口末端端面一定距离内湿相距离多孔介质出口末端端面一定距离内湿相饱和度过高；饱和度过高； (2)(2)出口端见湿相出现短暂的滞后。出口端见湿相出现短暂的滞后。 消除末端效应的方法消除末端效应的方法: : (1)(1) 提高流速：降低提高流速：降低毛管力作用毛管力作

43、用, ,以减小末端以减小末端效应效应; ; (2) (2) 三段三段岩心法：使岩心法：使末端效应不在测试岩心末端效应不在测试岩心中发生。中发生。 以以水驱油基本理论水驱油基本理论( (贝克莱贝克莱- -列维尔特驱油列维尔特驱油机理机理) )为基础为基础, ,并假设在水驱油过程中并假设在水驱油过程中, ,油、水饱油、水饱和度在岩心中的分布是时间和距离的函数。因和度在岩心中的分布是时间和距离的函数。因此，在岩石某一截断面上的流量、有效渗透率此，在岩石某一截断面上的流量、有效渗透率也随饱和度的变化而改变。也随饱和度的变化而改变。原原理理 测量恒定压力时油水流量或恒定流量时的压力测量恒定压力时油水流量或恒定流量时的压力: :2.2.不稳定法不稳定法时间短，快时间短，快根据根据毛管力曲线计算毛管力曲线计算用用经验统计公式计算经验统计公式计算用用矿场资料计算