油层物理第三章.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 饱和多相流体的油藏岩石的渗流特性,基本概念：,1.,相界面：,互不相溶的两相之间的接触面。,2.,表面：,两相中有一相为气相的界面。,3.,界面现象：,发生在界面上的物理、化学现象。,第三章 饱和多相流体的油藏岩石的渗流特性,问题：,1.,油藏中的,油水界面,是平面吗？,2.,油水在岩石孔隙中如何,分布,？,3.,为什么进行,间歇注水,？,交替注水、注气,？,第一节 油藏流体的界面张力,1,、两相界面的界面能：,1.1,定义,界面层,从两相界面到分子力场达,到平衡的分子层的厚度。,界面能,界面层内分子比相内部分,子多具有的那部分能量。,第一节 油藏流体的界面张力,1,、两相界面的界面能：,1.2,界面能特性：,界面能依存于两相界面。,界面能分布于整个界面层。,第一节 油藏流体的界面张力,1.2,界面能特性：,界面越大，界面能也越大；,界面能的大小与两相分子的,极性有关。,极性相近原则：,极性相近的分子间引力大。,界面能与物质的相态有关系。,U,气,液,U,液,液,第一节 油藏流体的界面张力,2,、比界面能或界面张力,2.1,定义,：,定义,1,：界面单位面积上所具有的界面能。,单位：,第一节 油藏流体的界面张力,2,、比界面能或界面张力,定义,2,：作用于界面单位长度上的,收缩力,，亦,称为界面张力。,用金属丝做成的框架，,中间是肥皂膜：,圆形金属框内有一肥皂,膜，中间放一不规则的纤,维丝环：,第一节 油藏流体的界面张力,2.2,界面张力的作用方向：,作用点：三相周,界接触点,作用方向：指向,界面收缩的方向,第一节 油藏流体的界面张力,2.3,影响界面张力的因素,凡是影响分子间作用力的因素都影响界面张,力。物质的成分；物质的相态；两物质,的极性；温度、压力等。,2.3.1,影响油气界面张力的因素：,温度,：,P,一定，温度界面张力,温度液体分子间距离分子间引,力，,F,净,。,第一节 油藏流体的界面张力,压力,：温度一定，,P,界面张力,溶解气,R,s,：油中溶解气量增加，油气界面张力,第一节 油藏流体的界面张力,2.3.2,影响油水界面张力的因素,油、水组成、油中活性物质的多少，,p,、,t,及溶解气的多少等。,一般油越重，,油,水,越大，,R,s,t,油,水,第一节 油藏流体的界面张力,3,、吸附作用,吸附,：把溶于两相系统中,的物质，在相界面,浓集,的,现象。,第一节 油藏流体的界面张力,比吸附：,单位面积界面层中溶质多,余的物质的量（,mol,数）。,吸附符合“极性均衡”原则,：,A,的极性,B,的极性,C,的,极性，则,B,吸附与,A,、,C,两相之间。,第一节 油藏流体的界面张力,比吸附、界面张力与活性剂浓度的关系,第一节 油藏流体的界面张力,第一节 小结,1,、两相界面的界面能：,2,、比界面能或界面张力,界面张力的作用方向,3.,吸附作用,第二节 油藏岩石的润湿性和油水分布,1,、润湿的概念,润湿：指液体在分子力作用下在固体表面的,流散现象。,润湿角,：,过三相周界点，作液滴表面的切线，切线与,固体表面的夹角即为润湿角。,对于油水系统，一般从水的那边算起：,第二节 油藏岩石的润湿性和油水分布,第二节 油藏岩石的润湿性和油水分布,附着张力（或润湿张力）,润湿的实质：固体表面能的减小。,润湿的规律：固液两相极性差越小，液体越能润湿固体。,第二节 油藏岩石的润湿性和油水分布,润湿反转,由于活性物质的吸附，使岩石表面的润湿性发生改变,的现象成为润湿反转。,润湿反转程度,与固体性质、活性剂性质及浓度有关。,第二节 油藏岩石的润湿性和油水分布,2,、储层岩石的润湿性及其影响因素,2.1,油藏岩石亲油、亲水性的争论：,岩石是,亲水,的；,岩石是,亲油,的；,实际油藏岩石既有,亲水,的，也有,亲油,的；,从微观角度，还有,斑状润湿,和,混合润湿,现象。,第二节 油藏岩石的润湿性和油水分布,2,、储层岩石的润湿性及其影响因素,2.1,油藏岩石亲油、亲水性的争论：,第二节 油藏岩石的润湿性和油水分布,2,、储层岩石的润湿性及其影响因素,2.2,影响油藏岩石润湿的因素,凡是影响,油,-,固、水,-,固,界面张力的因素都影响岩石的,润湿性。,第二节 油藏岩石的润湿性和油水分布,3,、润湿滞后,3.1,定义：,由于三相周界沿固体表面,移动的迟缓，而使润湿角发,生改变的现象。,第二节 油藏岩石的润湿性和油水分布,3.2,影响润湿滞后的因素,与三相周界的移动方向有关：,静润湿滞后：,由于润湿次序不同而引起的润湿角改变的现象。,第二节 油藏岩石的润湿性和油水分布,3.2,影响润湿滞后的因素,与三相周界的移动速度有关：,动润湿滞后：,由于流体流动速,度引起的润湿角改变的现象。,第二节 油藏岩石的润湿性和油水分布,3.2,影响润湿滞后的因素,与固体表面的粗糙度及活性剂的吸附有关,第二节 油藏岩石的润湿性和油水分布,4,、岩石润湿性及界面张力的测定,4.1,直接法,测润湿角法,光学投影法,注意：矿物表面,要十分光滑，要有,足够的稳定时间。,用磨光的石英代,表砂岩；用方解石,代表碳酸岩。,第二节 油藏岩石的润湿性和油水分布,吊板法测界面张力及润湿角,界面张力测定方法：液滴（或气泡）最大压力法、,吊板法、悬滴法。,第二节 油藏岩石的润湿性和油水分布,第二节 油藏岩石的润湿性和油水分布,4.2,间接法,自吸法,自吸吸入法,第二节 油藏岩石的润湿性和油水分布,4.2,间接法,自吸法,自吸驱替法,第二节 油藏岩石的润湿性和油水分布,4.2,间接法,自吸法,自吸驱替法,第二节 油藏岩石的润湿性和油水分布,5,、油水在岩石孔道中的分布,5.1,分布规律第二节 油藏岩石的润湿性和油水分布,5.2,油水在岩石孔隙中的流动形态,渠道流,第二节 油藏岩石的润湿性和油水分布,5.3,水驱油过程：,亲水岩石：,吸吮过程：,湿相驱替非湿相的过程。,第二节 油藏岩石的润湿性和油水分布,5.3,水驱油过程：,亲油岩石：,驱替过程：,非湿相驱替湿相的过程。,第三节 油藏岩石的毛管力,1,、毛管中的液体上升现象,1.1,毛管插入水中,三相周界受力,水柱受到向上及向下的力：,毛管力,第三节 油藏岩石的毛管力,毛管插入水中,毛管力的大小,=,拉起,h,高的,水柱产生的压力,毛管插入油水界面处,毛管力的大小,=,拉起,h,高的水柱产生的压力水柱受到的浮力,第三节 油藏岩石的毛管力,毛管中弯液面两侧非湿相与湿相的压力差。,毛管力：,方向,：指向弯液面凹侧,大小,：液柱产生的压力,分析：,P,c,与,cos,；,与,成正比；,与,r,成反比。,第三节 油藏岩石的毛管力,P,c,：,是润湿张力与界面张力,共同作用对其弯液面内,部产生的附加压力。,第三节 油藏岩石的毛管力,1.3,毛管力公式应用,说明油藏中的油,-,水、油,-,气界面不是一个平面，而是,一个过渡带。,一般油,-,气过渡带很小，,油,-,水过渡带较大。,第三节 油藏岩石的毛管力,若岩石亲水，毛管力是水驱油的动力，反之是水驱油,的阻力。,亲水的裂缝性地层“间,歇注水”原理？,第三节 油藏岩石的毛管力2.,任意曲面的附加压力,2.1,定义式,第三节 油藏岩石的毛管力,当曲面为球面时,第三节 油藏岩石的毛管力,当曲面为柱面时,第三节 油藏岩石的毛管力,2.2,任意弯液面 附加阻力的应用：,珠泡欲在孔隙中流动，由于弯液面变形产生的附加阻力：,第三节 油藏岩石的毛管力,当珠泡在孔隙吼道处遇阻：,贾敏效应：,液珠或气泡,通过孔隙吼道时，对液,流产生的附加阻力。,第三节 油藏岩石的毛管力,贾敏效应的利、害：,油井完井和井下作业中，由于贾敏效应，使井的产量,下降；,调剖堵水时，利用贾敏效应，降低高渗透带的渗透率。,第三节 油藏岩石的毛管力,3.,岩石毛管力曲线的测定方法,原理：岩石孔隙大小不同，可以看作大小不同的毛细管。,岩心饱和湿相流体，当岩心两端压差某毛管的毛管力,时，非湿相便进入该孔隙。,毛管力曲线：,毛管压力与岩心中湿,相（或非湿相）饱和度的关系曲线。,常用方法：,半渗隔板法、压汞法和,离心法。,第三节 油藏岩石的毛管力,3.1,半渗隔板法,a,、常压半渗隔板,第三节 油藏岩石的毛管力,b,、高压半渗隔板,第三节 油藏岩石的毛管力,3.2,压汞法,原理：,汞不润湿岩石，当注入压力高,于某孔隙吼道的毛管力时，汞即进入,与该吼道相连通的孔隙中。,第三节 油藏岩石的毛管力,第三节 油藏岩石的毛管力,第三节 油藏岩石的毛管力,3.3,离心法,特点：,测定速度快，所采用的流体又接近油藏实际第三节 油藏岩石的毛管力,3.4,毛管力曲线的换算,同一岩心用不同方法测得的毛管力曲线不同。,第三节 油藏岩石的毛管力,第三节 油藏岩石的毛管力,5.,毛管力曲线的分析,5.1,毛管力曲线的基本特征,开始的陡峭段（,ab,）：,随压力,增加流体开始进入岩石孔隙。,中间平缓段（,bc,）：,大部分非,湿相在阶段进入岩心。,末端上翘段（,cd,）：,随着压力,的升高，非湿相将进入越来越,细的孔隙吼道。,第三节 油藏岩石的毛管力,压汞毛管力曲线特点：,进汞曲线始终位于退汞曲线的上方：,进汞毛管力退汞毛管力,S,Hg,退,S,Hg,进,第三节 油藏岩石的毛管力,5.2,毛管力曲线的特征参数,阈压,P,T,：,非湿相流体开始进入岩心最,大吼道的压力。,饱和度中值压力,P,c50,：,驱替毛管力,曲线上，饱和度,50%,所对应的毛管,压力。,最小湿相饱和度,S,min,：,随驱替压力,升高，湿相饱和度也不再减小时的饱,和度。,第三节 油藏岩石的毛管力,第三节 油藏岩石的毛管力,6.,毛管力曲线的应用,可以确定岩石的,最大孔隙半径,及主要孔道半径,可以判断岩石孔隙的,均匀程度,平缓段越长，岩石孔隙越匀；,平缓段越高，岩石主要孔隙半,径越小。,第三节 油藏岩石的毛管力,第三节 油藏岩石的毛管力,6.,毛管力曲线的应用,确定岩石的孔隙大小分布,第三节 油藏岩石的毛管力,用驱替和吸入过程毛管力曲线下包面积确定岩石的,润湿性,第三节 油藏岩石的毛管力,根据,润湿指数,和,视润湿角,判断岩石的润湿性,将一块岩心分成两半，一块饱和油后用气驱油；另,一块饱和水后用油驱水。分别测出阈压,P,Tog,和,P,Two,。,第三节 油藏岩石的毛管力,润湿指数,W,第三节 油藏岩石的毛管力,视润湿角,wo,第三节 油藏岩石的毛管力,确定注入工作剂对储层的损害程度或增产措施的效果,第三节 油藏岩石的毛管力,确定油藏过渡带内流体饱和度的分布,计算水柱上升高度,第三节 油藏岩石的毛管力,室内毛管力与油藏条件下毛管力的转换,若室内气驱水：,油藏中：,第三节 油藏岩石的毛管力,7.,毛管力函数（又称,J,（,S,w,）函数）,用途：将已测岩心的毛管力曲线进行平均，来反求未,测岩心的毛管力曲线。,第三节 油藏岩石的毛管力,第三节 油藏岩石的毛管力,第四节 饱和多相流体的岩石的渗流特征,1.,概念：,绝对渗透率,：岩石被一种流体,100%,饱和时测得的,渗透率。,特点：与所用的流体无关，是岩石自身的属性；,条件：流体不与岩石发生物理化学反应、线性渗流。,第四节 饱和多相流体的岩石的渗流特征,第四节 饱和多相流体的岩石的渗流特征,有效（相）渗透率,：当多相流体共存时，岩石让其,中一种流体通过的能力。,第四节 饱和多相流体的岩石的渗流特征,有效渗透率特点：,有效渗透率与岩石自身的属性、流体饱和度、润湿,性有关K,o,+K,w,K,相对渗透率,：有效渗透率与绝对渗透率的比值。,特点：,第四节 饱和多相流体的岩石的渗流特征,2.,相对渗透率曲线及其影响因素,2.1,相对渗透率曲线：,相对渗透率与岩心中流体饱和,度的关系曲线。,A,区：水不流动区,B,区：油水共流区,C,区：油不流动区,第四节 饱和多相流体的岩石的渗流特征,第四节 饱和多相流体的岩石的渗流特征,2.2,相对渗透率曲线的影响因素,润湿性的影响,亲水,亲油,第四节 饱和多相流体的岩石的渗流特征,总之：,只有岩石的润湿性没有遭到破坏时，测得的渗透率,才能代表油层的实际渗流状况。,第四节 饱和多相流体的岩石的渗流特征,饱和顺序的影响,第四节 饱和多相流体的岩石的渗流特征,岩石孔隙结构的影响,第四节 饱和多相流体的岩石的渗流特征,温度的影响,温度增加，岩,石亲水性增强。,第四节 饱和多相流体的岩石的渗流特征,3.,相对渗透率曲线的测定,第四节 饱和多相流体的岩石的渗流特征,3.1,稳定法,步骤：,第四节 饱和多相流体的岩石的渗流特征,末端效应（,end effect),末端效应,：是多孔介质中,两相流动在出口末端的一,种毛管效应。,特点,：距离多孔介质出,口末端一定距离内湿相饱,和度过高。,末端效应的范围：一般只限于出口端,2,厘米左右。,消除方法：提高流速；三段岩心法。,稳定法特点：测定时间长。,第四节 饱和多相流体的岩石的渗流特征,3.2,不稳定法,贝克莱,-,列维尔特驱油机理：,第四节 饱和多相流体的岩石的渗流特征,4.,相对渗透率曲线的应用,4.1,计算产水率：,油水同产时，产水量在总液量中所占的体积百分数。,单向流：,油、水,的流度,第四节 饱和多相流体的岩石的渗流特征,f,w,S,w,的关系：,第四节 饱和多相流体的岩石的渗流特征,4.2,确定自由水面位置,第四节 饱和多相流体的岩石的渗流特征,4.2,确定自由水面位置,第四节 饱和多相流体的岩石的渗流特征,第四节 饱和多相流体的岩石的渗流特征,