油層物理油藏巖石中多相流體的滲流特性壓制課件_第1頁(yè)
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本節(jié)重點(diǎn): 1、界面張力的基本概念; 2、界面張力界面張力的影響因素。 本節(jié)難點(diǎn): 1、界面張力及影響因素; 2、吸附現(xiàn)象。 第一節(jié) 油藏巖石的潤(rùn)濕性 第一節(jié) 油藏巖石的潤(rùn)濕性 界面層分子力場(chǎng)不 平衡性,使得界面層分 子儲(chǔ)存的多余能量,稱(chēng) 為自由界面能。 一、流體相間的界面特性 1.自由界面能 界面是指非混溶兩相物體之間的接觸面 。當(dāng)其中一相為氣體時(shí),則把界面稱(chēng)為表面 。 A B 2.比界面能和界面張力 (3)界面張力:當(dāng)以達(dá)因/厘米表示比界 面能時(shí),則稱(chēng)為界面張力。即單位界面 長(zhǎng)度上所受到的力。 (1)比界面能():?jiǎn)挝幻娣e上具有的 自由界面能。衡量自由界面能的大小。 (2)單位:牛頓米/米2 1達(dá)因厘米/厘米2=1爾格/厘米2。 注意: 兩相界面的表面張力只是自由表面能的一種表示 方法,兩相界面上并不存在著什么“張力”,只有三相 周界上,表面能才表現(xiàn)出表面張力的作用。 不規(guī)則的絲環(huán)在表面張力的作用下形成圓環(huán) 油 水 空氣 og wo wg 在三相周界O點(diǎn)處,同時(shí)作用著三種界面張 力,當(dāng)油、氣、水三相組成系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí): O 例如: 界面張力的特點(diǎn): a.大小等于比界面能; b.過(guò)三相交點(diǎn),分別作用 于每?jī)上嘟缑娴那芯€(xiàn)上; c.指向界面縮小方向。 表面活性物質(zhì):被吸附在兩相界面上, 并能大大降低界面張力的物質(zhì)。 3. 影響界面張力的因素 吸附:溶解在具有兩相界面系統(tǒng)中的物質(zhì) ,自發(fā)地聚集到兩相界面上,并降低界面層 的界面張力的現(xiàn)象。 (2)吸附的影響 (1)溫度的影響:溫度升高,張力降低 /c0, 稱(chēng)正吸附,C ,溶質(zhì)為活性 物質(zhì)。 /c0, G90 潤(rùn)濕不好 油濕 =180 完全不潤(rùn)濕 強(qiáng)油濕 W O (3)接觸角(潤(rùn)濕角) 從固體表面出發(fā),經(jīng)過(guò)極性 大的流體到達(dá)三相周界點(diǎn)切 線(xiàn)所經(jīng)歷的夾角。 L S Ls 1cm2 L S G gL gs (4)附著功(粘附功)W 定義:將單位面積固液界面在第三相中拉開(kāi)所做的功。 2、潤(rùn)濕的實(shí)質(zhì) Young-Kugpt Water oil wo wr or 3. 儲(chǔ)層潤(rùn)濕性的影響因素 由于巖石大都是在有水的環(huán)境下沉積成巖的, 所以在研究巖石潤(rùn)濕性的初期認(rèn)為油藏巖石是親水 的。由于油藏形成之后,原油長(zhǎng)時(shí)間與巖石接觸, 原油中活性物質(zhì)在巖石表面產(chǎn)生吸附,從而可以使 巖石表面的潤(rùn)濕性向親油方向轉(zhuǎn)化。 3. 儲(chǔ)層潤(rùn)濕性的影響因素 (1)巖石的礦物組成 親水礦物:粘土石英灰?guī)r白云巖長(zhǎng)石; 親油礦物:滑石、石墨、烴類(lèi)有機(jī)固體等。 (2)油藏流體組成 非極性烴類(lèi)物質(zhì):碳數(shù)C , ; 極性物質(zhì):瀝清質(zhì), ,成為油濕。 (3)表面活性物質(zhì) (4)礦物表面粗糙度 在固體表面的磨痕及小溝槽處,潤(rùn)濕性增大。 4. 潤(rùn)濕滯后現(xiàn)象 定義:三相潤(rùn)濕周界沿固體表面移動(dòng)遲緩而產(chǎn)生潤(rùn) 濕接觸角改變的現(xiàn)象。分為靜潤(rùn)濕滯后和動(dòng)潤(rùn)濕滯后 。 水驅(qū)油:前進(jìn)角1, 油驅(qū)水:后退角2A2: 親水 A1=A2: 中性 A11,水的流動(dòng)能力大于油的流動(dòng)能力; M20% ;而親油巖石相對(duì)滲透率曲線(xiàn)上的束縛水飽和度 SWC w , fw越大; (3)隨油藏含水飽和度增加, fw增大; (4)將(3)對(duì)sw求導(dǎo),則可發(fā)現(xiàn),油井產(chǎn)水率上 升速度呈現(xiàn)兩頭慢中間快趨勢(shì)。即油井產(chǎn)水率低和 高時(shí),含水率上升的速度慢。(P197T3-71) 例 題: 某油層的油水相對(duì)滲 透率曲線(xiàn)如圖所示,油層 滲透率為0.25m2,地層油 粘度為2mPa.s,體積系數(shù) 為1.2,地層水粘度為 1mPa.s,體積系數(shù)為1.0。 若采用人工注水開(kāi)采。求 : (1)油層含水飽和度為 50%時(shí)的油水流度比; (2)油層含水飽和度為 50%時(shí)的油井產(chǎn)水率; (2)預(yù)測(cè)該油層的最終 水驅(qū)采收率。 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 Kro , Krw 0 20 40 60 80 100 Sw(%) Kro Krw 解: Sw=50%時(shí):Kro=0.5 Krw=0.2 3.確定油藏中流體飽和度的分布 a.自由水面 毛管壓力為零的水面(Sw=100%) b.產(chǎn)水水面 油相相對(duì)滲透率為零的水面(Sw=1-Sor)。 低于該水面的地層中,油不參與滲流,只有水在 流動(dòng),油井只產(chǎn)水。 (1)由相對(duì)滲透率曲線(xiàn)上查出 Krw0 Sw Swc , 開(kāi)始產(chǎn)水 Kro=0 Sw 1- Sor ,完全產(chǎn)水; (2)由Pc曲線(xiàn)查得 Swc Pc1 ; 1-Sor Pc2 (3) 再由h=100Pc / 計(jì)算自由水面以上的高度 Pc1 h1 (開(kāi)始產(chǎn)水) Pc2 h2(完全產(chǎn)水) h1 - h2即為油水過(guò)渡帶厚度; 設(shè)自由水面海拔-h0 ,那么-h0+ h2即為產(chǎn)水水面的位 置。 (采油上的油水接觸面位置) 20 80 100 Sw % A B C 產(chǎn)純油 油水同產(chǎn) 產(chǎn)純水 100%含水 油水混合帶 液柱高度,m 相對(duì)滲透率 Kro Krw Swi Sor 3.5 油水相對(duì)滲透率曲線(xiàn)的確定 當(dāng)油水兩相在巖石中流動(dòng),并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),對(duì)油水 兩相分別測(cè)得油、水流量、壓差,由達(dá)西公式確定油、水 相滲透率;測(cè)得一系列不同油水注入比下的油、水流量及 壓差,則得不同含水飽和度下的油水相對(duì)滲透率。 包括實(shí)驗(yàn)方法和計(jì)算方法 一、相對(duì)滲透率曲線(xiàn)的測(cè)量 1、穩(wěn)定法 (1)原理 a. 物質(zhì)平衡法; b. 稱(chēng)重法; c.電阻率法; d.微波法等。 (3)流程與步驟 (4)消除末端效應(yīng) 定義:兩相或多相流體在多孔介質(zhì)中流動(dòng)時(shí),在 巖樣未端由于毛管孔道的突然間斷,所引起的濕 相流體飽和度富積的現(xiàn)象。 (2) 關(guān)鍵是確定Sw 消除方法:三段巖心法或加大驅(qū)替壓差。 (5)優(yōu)點(diǎn):測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。 缺點(diǎn):時(shí)間長(zhǎng)。不常用。 該方法是基于貝克萊列維爾特原理。 缺點(diǎn):油水相對(duì)滲透率的計(jì)算公式十分復(fù)雜, 且不統(tǒng)一,準(zhǔn)確性差; 優(yōu)點(diǎn):速度快。 2、不穩(wěn)定法 1.理解基本概念(會(huì)應(yīng)用) 潤(rùn)濕、驅(qū)替、吸吮、毛管壓力、相對(duì)滲透率、流度、流度 比、末端效應(yīng) 2.各種界面毛管壓力公式 3.毛管壓力曲線(xiàn)特征及應(yīng)用 4.毛管孔道中的各種阻力效應(yīng),記住公式 5.相對(duì)滲透率曲線(xiàn)及其影響因素 6.相對(duì)滲透率曲線(xiàn)的應(yīng)用 7.何為退汞效率?它有什么用途? 若用粘度為3 mPa.s的油100%飽和巖心,在同樣 壓差下流動(dòng),油的流量為0.167cm3/s,則該巖樣的絕 對(duì)滲透率為: 123 設(shè)有一巖樣長(zhǎng)3cm,截面積為2cm2,其中用粘度 為1mPa

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