儲層巖石的毛管壓力

1、 教學目的：教學目的： 1 1、掌握毛管壓力的概念、掌握毛管壓力的概念 2 2、附加壓力與界面張力和曲率半徑之間的關(guān)系；、附加壓力與界面張力和曲率半徑之間的關(guān)系； 3 3、了解并掌握毛管中各種附加壓力；、了解并掌握毛管中各種附加壓力； 4 4、理解掌握毛管壓力曲線的概念及幾種常用的測、理解掌握毛管壓力曲線的概念及幾種常用的測定方法；定方法； 5 5、學會分析毛管壓力曲線的幾個主要特征（或參、學會分析毛管壓力曲線的幾個主要特征（或參數(shù)）以及這些特征的影響因素；數(shù)）以及這些特征的影響因素； 6 6、掌握利用毛管壓力曲線來直接或者間接確定儲、掌握利用毛管壓力曲線來直接或者間接確定儲層參數(shù)。層參數(shù)。

2、第三節(jié)第三節(jié) 儲層巖石的毛管壓力儲層巖石的毛管壓力capillary pressure of reservoir rockscapillary pressure of reservoir rocks 教學重點和難點：教學重點和難點： 1 1、毛管壓力的概念；、毛管壓力的概念； 2 2、柱面上的毛細管壓力、賈敏效應(yīng)；、柱面上的毛細管壓力、賈敏效應(yīng)； 3 3、毛管壓力曲線的幾種測定方法；、毛管壓力曲線的幾種測定方法； 4 4、門坎壓力、束縛水飽和度、門坎壓力、束縛水飽和度SwiSwi、飽和度中、飽和度中 值壓力值壓力Pc50 Pc50 ； 5 5、利用毛管壓力曲線來確定飽和度隨油水、利用毛管壓力曲

3、線來確定飽和度隨油水過渡帶高度之間關(guān)系。過渡帶高度之間關(guān)系。 教學方法：課堂講授教學方法：課堂講授 教學內(nèi)容：教學內(nèi)容： 一一 彎曲液面的附加壓力（彎曲液面的附加壓力（Additional Additional Pressure)Pressure) 表面彎曲的形狀，可引起附加壓力的改變。凹液面使表面附加壓力減小，凸液面使附加壓力增加，并且表面彎液面的曲率半徑也會引起附加壓力的改變，曲率越大附加壓力越大。 二二 附加壓力與界面張力和曲率半徑之間附加壓力與界面張力和曲率半徑之間的關(guān)系的關(guān)系 拉普拉斯方程（Young-Laplace Equation)11(21RRP21RR RP2它是毛細管現(xiàn)象的

4、基本公式它是毛細管現(xiàn)象的基本公式對于球形對于球形對于平面對于平面21RR差即在平面的兩邊無壓力0 P三三 毛管中的液體上升毛管中的液體上升（Rise of Fluids in Capillaries)由于固液之間的界面張力小于固氣之間的界面自由能，所以這種接觸關(guān)系的改變使該系統(tǒng)多出一部分的能量，這一能量就將毛細管中的液體舉升一定的高度。假設(shè)毛管半徑為r,液體密度為，液面上升高度h,則有：A附著張力 達因/cmghrrAw22grgrAhwwcos22定義：定義：毛細管中彎液面兩側(cè)非濕相與濕相壓力之差稱毛細管中彎液面兩側(cè)非濕相與濕相壓力之差稱為為毛細管力毛細管力，簡稱毛管力。記為，簡稱毛管力。記

5、為Pc.Pc.方向為由濕相方向為由濕相指向非濕相。指向非濕相。如圖示：如果忽略氣柱壓力則如圖示：如果忽略氣柱壓力則 毛管壓力是平衡彎液面壓差的一種附加壓力，它毛管壓力是平衡彎液面壓差的一種附加壓力，它的方向指向彎液面的凹向方向，其大小等于毛管的方向指向彎液面的凹向方向，其大小等于毛管中液柱上升高度的液柱壓力中液柱上升高度的液柱壓力h液液氣氣Pa AABPa BABPPAAPPghPPABghPPBBghPPBB 所以 即 cos=r/R r 毛管半徑 R 曲率半徑 根據(jù)毛細管公式我們可以得到： 1、毛管壓力Pc和cos成正比。 2、毛管壓力Pc和毛管半徑成反比。ghPPPcBBABORC rR

6、rrPc2cos/2cos2 3、隨著流體界面張力的增大，即兩種液體性質(zhì)差別的增大，毛管力也相應(yīng)增大，濕相在毛細管中上升就越高。 4、只有在出現(xiàn)彎液面的情況下，方有毛細管現(xiàn)象存在，且潤濕相合非潤濕相的潤濕能力差別越大，毛細管半徑越小，兩相界面在毛細管中彎曲的越明顯，即曲率半徑越小，毛管力越大。 （1）當油藏巖石表面親水時，油藏中的毛管力是水驅(qū)油的動力。 （2）當油藏巖石表面親油時，油藏中的毛管力是水驅(qū)油的阻力。四四 任意彎液面處的毛管力任意彎液面處的毛管力 根據(jù)楊拉普拉斯方程 得到： 當曲面為球面時， 又 所以)11(21RRPRRR21RPc2cosrR rPccos2 當曲面為柱面時 當珠

7、泡處于停止狀態(tài)時，球形曲面產(chǎn)生的毛管力 方向指向油相內(nèi) 柱面產(chǎn)生的毛管力 方向也指向油相內(nèi) 故油柱或液泡靜態(tài)的毛管力效應(yīng)P為rRPcos22),(21 RrRrPrRPPPI 2)5.0(cos2r 當珠泡運動到喉道時，所需阻力就更大當珠泡運動到喉道時，所需阻力就更大 欲使珠泡通過窄口，則需要克服遇阻時由于珠泡變形所產(chǎn)生的新的阻力 P3 3和P33阻力效應(yīng)就是通常所說的賈敏效應(yīng)RPP2RPP 2RPP2)11(23RRPPP )11(23RRPPP 33PP五五 毛管壓力曲線的測定毛管壓力曲線的測定Measurement of Capillary Pressure Curve 一、教學目的一、

8、教學目的 理解掌握毛管壓力曲線的概念及幾種常用的測定方法 二、教學重點、難點二、教學重點、難點 毛管壓力曲線的幾種測定方法 三、教法說明三、教法說明 課堂講解 四、教學內(nèi)容四、教學內(nèi)容 1 1、毛管壓力曲線、毛管壓力曲線毛管壓力是由非潤濕相表面的曲率決定的，而界面曲率又與孔隙喉道的大小有關(guān)，同時與非潤濕相的飽和度有關(guān)，且毛細管壓力隨濕相飽和度的減小而增大。 即毛細管壓力是濕相飽和度的函數(shù)。通常用曲線表示 我們把毛管壓力和濕相飽和度的關(guān)系曲線稱為毛管力曲線在排驅(qū)過程中起控制作用的是喉道的大小，而不是孔隙。在一定壓力下非潤濕相能否進入孔隙主要取決于連接它的喉道。)(sfPc2、毛管壓力曲線的測定

9、半滲隔板法毛管力 PCmm汞柱刻度管讀數(shù)cm3巖心含水cm3含水飽和度%各類毛管體積%毛管累積體積毛管半徑m23456782001.36510054400.0751.29094.65.55.527.0500.1501.21589.05.511.021.6600.2501.11581.87.318.318.0800.7500.61545.036.654.912.51201.0000.36527.018.473.39.01601.1250.24017.99.182.46.72601.2250.14010.77.389.74.23901.2850.0806.34.494.12.83901.2850.

10、0806.3094.12.8高壓半滲隔板法壓汞法 離心機法 六 毛管壓力的滯后Hysteretic of Capillary PressureHysteretic of Capillary Pressure020Sor406080100Swi0.11100200毛細管壓力（毛細管壓力（kg/cm)水銀飽和度水銀飽和度Shg(%)100.001I（驅(qū)替）（驅(qū)替）R（驅(qū)替）（驅(qū)替）阻滯滯后阻滯滯后捕集滯后捕集滯后（吸吮）（吸吮）W 曲線I 為初始驅(qū)替毛管壓力曲線 曲線W是退汞曲線，是指潤濕相從束縛飽和度Swi增加到殘余非濕相飽和度Sor的關(guān)系曲線。 所謂推功效率是指降壓后推出的水銀體積與降壓前諸如

11、的水銀總體積的比值。 退出效率是反映潤濕相驅(qū)替非潤濕相的毛管效應(yīng)采收率。%100SSS%100WHgmaxorHgmax注入非濕相的總體積退出非濕相的總體積退出效率z 曲線R 為再驅(qū)替毛管壓力曲線（Rejection Capillary Pressure Curve) 指從殘余非濕相飽和度Sor開始，驅(qū)替到非濕相飽和度Swi過程中的毛管壓力與飽和度之間的關(guān)系。七 毛管壓力曲線的分析及應(yīng)用教學目的教學目的掌握利用毛管壓力曲線來直接或者間接確定儲層參數(shù)。教學重點、難點教學重點、難點利用毛管壓力曲線來確定飽和度隨油水過渡帶高度之間關(guān)系教法說明教法說明課堂講授 （一）毛管壓力曲線的分析PcPc5001

12、0050SwibaPt濕相飽和度濕相飽和度 1、排驅(qū)壓力或稱入口壓力、門坎壓力、閥壓Pt 排驅(qū)壓力指非潤濕相進入多孔介質(zhì)孔道驅(qū)替潤濕相，使?jié)櫇裣嚯x開孔道產(chǎn)生流動需要的最小壓力，即非潤濕相開始進入巖樣最大孔道的壓力。 2、平緩段ab 若ab段越陡，表明在ab段的壓力范圍內(nèi)，壓力只要增加就有非濕相進入孔隙之中，即r 變化較大。 3、束縛水飽和度Swi 一般來說，對于孔隙結(jié)構(gòu)相同的巖石，物性越好， Swi值越低。對于低滲性的致密巖石，其Swi可達60-70%. 4、飽和度中值壓力Pc50 指在排驅(qū)毛管壓力曲線上50%飽和度所對應(yīng)的毛管壓力。它所對應(yīng)的是中值半徑，儲集層物性越好， Pc50越低。 （二

13、）毛管壓力曲線的應(yīng)用 1、確定排驅(qū)壓力Pt或門坎壓力 2、確定束縛水飽和度Swi 3、判斷油層的潤濕性 W=1 完全水濕 W=0 完全油濕 A 排驅(qū)壓力法或稱潤濕指數(shù)法和視接觸法 B 面積比較法4、確定油水過渡帶寬度，油層產(chǎn)水面和過渡帶內(nèi)流體飽和度分布 從含水100%即自由水面到Swi 純產(chǎn)油面之間稱為油水過渡帶。這兩個面的高度之差就是油水過渡帶的寬度。 A 自由水面：毛管壓力等于零的界面，在此平面上含水飽和度100%，此平面之下為純水區(qū)，之上為含油區(qū)。 B 油水接觸面：指含水飽和度Sw=1-Sor的面，在該面上不僅含油而且含水，但在壓力差的作用下只有水能流動，油不能流動。BCPc(R)H02

14、0406080100含水飽和度（含水飽和度（%） 20 40 60 80 100 1.00.80.60.40.20含水飽和度含水飽和度Sw（%）純油產(chǎn)區(qū)純油產(chǎn)區(qū)（含束縛水飽和度）（含束縛水飽和度）油水同產(chǎn)區(qū)油水同產(chǎn)區(qū)純水產(chǎn)區(qū)（含純水產(chǎn)區(qū)（含殘余油）殘余油）自由水面自由水面油水接觸面油水接觸面Sw=1-SorSwi C 油水過渡帶頂面：即Sw=Swi 的最低面，在此面上油水同時存在，但油可以流動水不可以流動，在此面上油藏中含有大量的油和少量的束縛水。 5、計算有效滲透率和少量束縛水 6、毛管壓力曲線在孔隙結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用 孔隙喉道大小分布曲線 確定表征孔隙結(jié)構(gòu)特征的各項參數(shù) 評價儲集巖石的性能PcSwPcSwPcSwPcSwSwPcSwPc分選好，裂縫均勻分選好，裂縫均勻中偏度中偏度未分選，裂縫極不未分選，裂縫極不均勻均勻分選好，裂縫均分選好，裂縫均勻，粗偏度勻，粗偏度分選好，裂縫均勻分選好，裂縫均勻細偏度細偏度分選不好，裂縫分選不好，裂縫均勻，細偏度均勻，細偏度分選