油層物理油藏巖石中多相流體的滲流特性壓制課件

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 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€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)滲透率曲線的測(cè)量 1、穩(wěn)定法 （1）原理 a. 物質(zhì)平衡法； b. 稱重法； 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)滲透率曲線及其影響因素 6.相對(duì)滲透率曲線的應(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