飽和多相流體的油藏巖石的滲流特性

1、第三章第三章 飽和多相流體的油藏巖石飽和多相流體的油藏巖石的滲流特性的滲流特性第一節(jié)第一節(jié) 油藏流體的界面張力油藏流體的界面張力一、一、 兩相界面的界面能兩相界面的界面能分子力場(chǎng)不平衡而使表分子力場(chǎng)不平衡而使表面層分子儲(chǔ)存有多余的面層分子儲(chǔ)存有多余的能量，稱為兩相界面的能量，稱為兩相界面的界面能界面能(或表面能或表面能)。界面能的性質(zhì)：界面能的性質(zhì)：(1)界面能依存于兩相界面界面能依存于兩相界面；(2)(2)界面能分布于整個(gè)界面層界面能分布于整個(gè)界面層；(3)界面越大，界面能也就越大界面越大，界面能也就越大；(4)兩相界面層界面能的大小和兩相分子的極性有關(guān)兩相界面層界面能的大小和兩相分子的極性

2、有關(guān)；(5)(5)兩相界面的界面能和物質(zhì)的相態(tài)有關(guān)系兩相界面的界面能和物質(zhì)的相態(tài)有關(guān)系。熱力學(xué)第二定律：任何界面能都有趨于最小的趨勢(shì)。熱力學(xué)第二定律：任何界面能都有趨于最小的趨勢(shì)。兩相分子極性差越大，界面的界面能越大，反之越小。兩相分子極性差越大，界面的界面能越大，反之越小。液液- -氣界面的界面能一般比液氣界面的界面能一般比液- -液界面的界面能要大液界面的界面能要大( (有的比液有的比液- -液界面的界面能小液界面的界面能小) )，固相的表面能更大。，固相的表面能更大。二、二、 比界面能和界面張力比界面能和界面張力單位面積界面上具有的界面能數(shù)值表示兩相界單位面積界面上具有的界面能數(shù)值表示兩

3、相界面的界面能大小，稱為面的界面能大小，稱為比界面能比界面能。U Us s 兩相界面的界面能，兩相界面的界面能，J(J(焦耳焦耳) )；A A 界面面積，界面面積，m m2 2；比界面能，比界面能，J/m2。AUsJ/m2=Nm/m2=N/m比界面能可看作是作用于單位界面長(zhǎng)度上的力，稱比界面能可看作是作用于單位界面長(zhǎng)度上的力，稱界面張力界面張力。只有在三相只有在三相周界上才有周界上才有1.1.概念概念v界面張力的界面張力的方向方向，若界面為平面則在界面，若界面為平面則在界面上，若界面為曲面，則在界面切線上，方向上，若界面為曲面，則在界面切線上，方向指向指向使界面收縮的方向。使界面收縮的方向。v

4、兩相界面張力的兩相界面張力的大小大小等于其比界面能。等于其比界面能。v界面張力的界面張力的作用點(diǎn)作用點(diǎn)為三相周界的接觸點(diǎn)。為三相周界的接觸點(diǎn)。322131，2.界面張力的影響因素界面張力的影響因素界面張力產(chǎn)生的根本原因是界面層中分子的凈吸引力。界面張力產(chǎn)生的根本原因是界面層中分子的凈吸引力。不同的物質(zhì)，界面張力不同；不同的物質(zhì)，界面張力不同；32.8573.232.528.529.0界面張力界面張力(mN/m)甲苯甲苯二硫化碳二硫化碳二氯乙烷二氯乙烷三氯甲烷三氯甲烷苯苯物質(zhì)物質(zhì)30.326.921.817.018.4界面張力界面張力(mN/m)鄰二甲苯鄰二甲苯四氯化碳四氯化碳正辛烷正辛烷乙醚乙

5、醚正己烷正己烷物質(zhì)物質(zhì)表表3.1.1 不同液體在室溫條件下不同液體在室溫條件下(20 )與空氣接觸時(shí)的界面張力與空氣接觸時(shí)的界面張力與物質(zhì)的相態(tài)有關(guān)；與物質(zhì)的相態(tài)有關(guān)；一般氣液界面的界面張力比液液界面大。一般氣液界面的界面張力比液液界面大。1.768.535.072.9357.2364.0486.5界面張力界面張力(mN/m)丁醇丁醇正辛醇正辛醇苯苯空氣空氣苯苯酒精酒精空氣空氣第一相第一相水水水水水水水水水銀水銀水銀水銀水銀水銀第一相第一相表表3.1.2 水、水銀與不同物質(zhì)接觸時(shí)的界面張力水、水銀與不同物質(zhì)接觸時(shí)的界面張力與物質(zhì)的極性有關(guān)；與物質(zhì)的極性有關(guān)；與溫度有關(guān)；與溫度有關(guān)；兩相分子的極

6、性越相近，兩相分子間的引力越大，兩相分子的極性越相近，兩相分子間的引力越大，界面張力越小，甚至發(fā)生互溶。界面張力越小，甚至發(fā)生互溶。一方面一方面：溫度升高，增大了液體分子間的距離，：溫度升高，增大了液體分子間的距離，使液相分子間的引力減少；使液相分子間的引力減少；另一方面另一方面：增加了液體的蒸發(fā)，加大了蒸氣的密：增加了液體的蒸發(fā)，加大了蒸氣的密度，使氣相與液相間的引力增加。度，使氣相與液相間的引力增加。兩者兩者都使界面層內(nèi)分子所受到的指向相內(nèi)部的都使界面層內(nèi)分子所受到的指向相內(nèi)部的凈凈引力減小引力減小。溫度升高，界面張力降低。溫度升高，界面張力降低。與壓力有關(guān)；與壓力有關(guān)；壓力升高壓力升高：

7、氣相分子間距離減小，增大了與液相分子：氣相分子間距離減小，增大了與液相分子間的引力；氣體在液體中的溶解度增加，液體密度減間的引力；氣體在液體中的溶解度增加，液體密度減小，分子間引力減少。小，分子間引力減少。兩者兩者都使界面層內(nèi)分子所受的都使界面層內(nèi)分子所受的指向相內(nèi)部的指向相內(nèi)部的凈引力減小凈引力減小。壓力升高，界面張力降低。壓力升高，界面張力降低。與溶解氣有關(guān)；與溶解氣有關(guān)；隨壓力升高原油隨壓力升高原油-CO2的表面張力比原油的表面張力比原油-天然氣的表面天然氣的表面張力的降低較大，比原油張力的降低較大，比原油-空氣的表面張力的降低更大。空氣的表面張力的降低更大。這是因?yàn)檫@是因?yàn)镃O2比天然

8、氣更易溶解于原油，天然氣比空比天然氣更易溶解于原油，天然氣比空氣易溶于原油的緣故。氣易溶于原油的緣故。氣體溶解度增加，界面張力減小。氣體溶解度增加，界面張力減小。3.油藏流體間的界面張力存在：油油-水、油水、油-氣、水氣、水-氣氣油、氣、水與巖石的界面油、氣、水與巖石的界面 流體在巖石孔隙中的分布流體在巖石孔隙中的分布孔隙中毛管力的大小孔隙中毛管力的大小流體的滲流流體的滲流 （1 1）油氣界面油氣界面隨溫度、壓力及油中溶解氣量的增加，油氣界面張力降低隨溫度、壓力及油中溶解氣量的增加，油氣界面張力降低油氣界面的界面張力很?。ㄟh(yuǎn)小于地面脫氣原油的表面張力）油氣界面的界面張力很小（遠(yuǎn)小于地面脫氣原油

9、的表面張力） 高溫，高壓高溫，高壓溶有大量的天然氣溶有大量的天然氣 原油中純烴原油中純烴(包括飽和烷烴與不飽和烷烴包括飽和烷烴與不飽和烷烴)與氣體的界面與氣體的界面張力隨溫度的升高而降低，隨分子量的增加而增加，這張力隨溫度的升高而降低，隨分子量的增加而增加，這是因?yàn)榉肿恿吭黾?，分子間作用力增強(qiáng)的緣故。是因?yàn)榉肿恿吭黾?，分子間作用力增強(qiáng)的緣故。 （2 2）油水界面油水界面影響因素影響因素：油、水性質(zhì)及溫度、壓力和溶解氣量油、水性質(zhì)及溫度、壓力和溶解氣量非極性物質(zhì)非極性物質(zhì)：原油中的烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴等：原油中的烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴等極性的表面活性物質(zhì)極性的表面活性物質(zhì)：烴類的氧、硫、氮化物：烴

10、類的氧、硫、氮化物（環(huán)烷酸、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等）（環(huán)烷酸、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等）原油原油水水： 極性物質(zhì)極性物質(zhì)油水界面張力油水界面張力 原油中烴類分子的大小及活性物質(zhì)的多少原油中烴類分子的大小及活性物質(zhì)的多少無(wú)溶解氣的無(wú)溶解氣的純油水系統(tǒng)純油水系統(tǒng)的界面張力的界面張力 v卡佳霍夫卡佳霍夫(1956年年) ：沒(méi)有影響：沒(méi)有影響溫度和壓力溫度和壓力因?yàn)樵黾訙囟群吞岣邏毫⑼瑫r(shí)改變油水各自的分因?yàn)樵黾訙囟群吞岣邏毫⑼瑫r(shí)改變油水各自的分子間作用力，它們之間的差值仍可能保持不變，因子間作用力，它們之間的差值仍可能保持不變，因此界面張力不變。此界面張力不變。v更多的研究認(rèn)為更多的研究認(rèn)為 ：溫度對(duì)油水界面張力的

11、影響溫度對(duì)油水界面張力的影響比較明顯，比較明顯，溫度升高，油水界面張力降低溫度升高，油水界面張力降低；壓力對(duì)；壓力對(duì)油水界面張力也有影響，但影響較小，隨油水界面張力也有影響，但影響較小，隨壓力升高壓力升高一般略有升高，但有時(shí)還可能略有降低一般略有升高，但有時(shí)還可能略有降低，這主要取，這主要取決于油水的組成及壓縮性。決于油水的組成及壓縮性。 有溶解氣的有溶解氣的純油水系統(tǒng)純油水系統(tǒng)的界面張力的界面張力 v當(dāng)壓力低于泡點(diǎn)壓力時(shí)，壓力升高，界面張當(dāng)壓力低于泡點(diǎn)壓力時(shí)，壓力升高，界面張力增大；力增大；因?yàn)樘烊粴庠谠椭械娜芙饬窟h(yuǎn)大于在水中因?yàn)樘烊粴庠谠椭械娜芙饬窟h(yuǎn)大于在水中的溶解量，使油水極性差別增

12、大造成的；的溶解量，使油水極性差別增大造成的；當(dāng)壓力高于當(dāng)壓力高于泡點(diǎn)壓力時(shí)，增加壓力油水界面張力減小泡點(diǎn)壓力時(shí)，增加壓力油水界面張力減小，因因?yàn)樘烊粴庖讶咳苡谝后w，壓力上升使油的壓縮，因此為天然氣已全部溶于液體，壓力上升使油的壓縮，因此油相分子間作用力增加，油水分子間作用力增加，使油油相分子間作用力增加，油水分子間作用力增加，使油水界面張力降低。水界面張力降低。v溫度對(duì)油水界面張力的影響一般是溫度對(duì)油水界面張力的影響一般是溫度升高，溫度升高，界面張力減小界面張力減小，因?yàn)橛椭腥芙獾臍饬繙p小，油，因?yàn)橛椭腥芙獾臍饬繙p小，油水極性差減小。水極性差減小。 三、三、 吸附作用吸附作用兩相界面層的分

13、子受力不平衡，因此存在界面能。物兩相界面層的分子受力不平衡，因此存在界面能。物質(zhì)總有使其界面能趨于最小的趨勢(shì)。這種趨勢(shì)表現(xiàn)為質(zhì)總有使其界面能趨于最小的趨勢(shì)。這種趨勢(shì)表現(xiàn)為界面面積減小，也可通過(guò)吸附與其相鄰的物質(zhì)分子來(lái)界面面積減小，也可通過(guò)吸附與其相鄰的物質(zhì)分子來(lái)實(shí)現(xiàn)，后者是實(shí)現(xiàn)，后者是吸附吸附的原理。的原理。1 1、液體界面的吸附液體界面的吸附極性端朝向水而非極性端朝向空氣，極性端朝向水而非極性端朝向空氣，使空氣對(duì)表面上分子的引力增加，使空氣對(duì)表面上分子的引力增加，空氣與水之間的極性差減小，從而空氣與水之間的極性差減小，從而使界面張力減小。使界面張力減小。若溶質(zhì)在兩相界面上的吸附符合若溶質(zhì)在兩

14、相界面上的吸附符合“極性均衡極性均衡”原則，即：原則，即：極性極性A極性極性C極性極性B，則，則C為吸附在為吸附在A、B兩相界面層的兩相界面層的物質(zhì)，使物質(zhì)，使界面張力減小界面張力減小。反之，。反之，C沉于沉于A或者或者B相內(nèi)部，界相內(nèi)部，界面張力增加。面張力增加。水中溶有某些無(wú)機(jī)鹽水中溶有某些無(wú)機(jī)鹽，如，如NaCl、MgCl2、CaCl2等等(其極性其極性大于水大于水)，因?yàn)辂}在水相內(nèi)部的濃度大于在表面上的濃度，因?yàn)辂}在水相內(nèi)部的濃度大于在表面上的濃度，所以所以水的表面張力增加水的表面張力增加。水中溶有醇、酸等有機(jī)物質(zhì)水中溶有醇、酸等有機(jī)物質(zhì)(其極性界于水、空氣之間其極性界于水、空氣之間)，

15、因?yàn)槿苜|(zhì)在水表面的濃度大于水相內(nèi)部的濃度，所以因?yàn)槿苜|(zhì)在水表面的濃度大于水相內(nèi)部的濃度，所以水的水的表面張力降低表面張力降低；溶解于兩相界面系統(tǒng)中的物質(zhì)，自發(fā)地濃集于兩相溶解于兩相界面系統(tǒng)中的物質(zhì)，自發(fā)地濃集于兩相界面上并極巨減小該界面層的表面張力的這種過(guò)程界面上并極巨減小該界面層的表面張力的這種過(guò)程稱之為稱之為“ 吸附吸附”，被吸附的物質(zhì)叫做，被吸附的物質(zhì)叫做“ 表面活性表面活性劑劑”。吉布斯吉布斯(Gibbs)(Gibbs)吸附等溫式：吸附等溫式：dCdCRTG1 G G 吸附量，單位面積界面層中多余的溶質(zhì)摩爾數(shù)，亦稱為吸附量，單位面積界面層中多余的溶質(zhì)摩爾數(shù)，亦稱為比吸附比吸附； C C

16、 溶質(zhì)的濃度溶質(zhì)的濃度,mg/L,mg/L； 界面張力界面張力,mN/m,mN/m； T T、R R分別為絕對(duì)溫度和通用氣體常數(shù)；分別為絕對(duì)溫度和通用氣體常數(shù)； -界面張力隨溶質(zhì)濃度的變化率。界面張力隨溶質(zhì)濃度的變化率。dCd則表明則表明沒(méi)有吸附?jīng)]有吸附發(fā)生。發(fā)生。它表示界面張力隨溶質(zhì)濃度的增加而降低，它表示界面張力隨溶質(zhì)濃度的增加而降低，溶質(zhì)為溶質(zhì)為表面活性物質(zhì)表面活性物質(zhì)。它表明界面張力隨溶質(zhì)濃度的增加而增加，它表明界面張力隨溶質(zhì)濃度的增加而增加，此時(shí)溶質(zhì)為此時(shí)溶質(zhì)為非表面活性劑非表面活性劑。若若 =0，dCd若若 0 0，則比吸附，則比吸附G G0 0，稱為，稱為負(fù)吸附負(fù)吸附；dCd若若

17、 0 0，則比吸附，則比吸附G G0 0，稱為，稱為正吸附正吸附；dCd溶解于兩相界面系統(tǒng)中的物質(zhì)，自發(fā)地濃集于溶解于兩相界面系統(tǒng)中的物質(zhì)，自發(fā)地濃集于兩相界面上并極巨減小該界面層的表面張力的兩相界面上并極巨減小該界面層的表面張力的這種過(guò)程稱之為這種過(guò)程稱之為“ 吸附吸附” 。2 2、固體界面的吸附、固體界面的吸附(4)(4)吸附量與被吸附物質(zhì)的濃度成正比，濃度越大，吸附量吸附量與被吸附物質(zhì)的濃度成正比，濃度越大，吸附量越大。氣體具有較大的壓縮性，固體表面對(duì)氣體的吸附量隨越大。氣體具有較大的壓縮性，固體表面對(duì)氣體的吸附量隨壓力的升高而增大。壓力的升高而增大。(1)(1)固體表面對(duì)被吸附物質(zhì)的吸

18、附量固體表面對(duì)被吸附物質(zhì)的吸附量( (一般用單位質(zhì)量的固一般用單位質(zhì)量的固體的吸附量表示體的吸附量表示) )隨著吸附界面面積的增大而增加；隨著吸附界面面積的增大而增加；(2)(2)固體表面是凹凸不平的，表面物質(zhì)成分也不均一，不同固體表面是凹凸不平的，表面物質(zhì)成分也不均一，不同的成分具有不同的吸附性能，所以固體的吸附具有選擇性。的成分具有不同的吸附性能，所以固體的吸附具有選擇性。(3)(3)吸附是放熱的，所以升高溫度，吸附量降低。吸附是放熱的，所以升高溫度，吸附量降低。但有的體系，溫度升高溶質(zhì)的溶解度降低，使溶質(zhì)在固但有的體系，溫度升高溶質(zhì)的溶解度降低，使溶質(zhì)在固體表面的吸附量增加，此時(shí)，若溶解

19、度降低超過(guò)了溫度體表面的吸附量增加，此時(shí)，若溶解度降低超過(guò)了溫度對(duì)吸附量的影響時(shí)，吸附量將隨溫度的增加而增大；對(duì)吸附量的影響時(shí)，吸附量將隨溫度的增加而增大；氣體在固體表面上的吸附量可用蘭格繆氣體在固體表面上的吸附量可用蘭格繆(Langmuir)吸附等吸附等溫式表示：溫式表示： bP1bPVV式中式中 V單位質(zhì)量固體吸附劑吸附的氣體的克分子數(shù)，單位質(zhì)量固體吸附劑吸附的氣體的克分子數(shù)，mol/g; V單位質(zhì)量固體吸附劑所能吸附的氣體的最大克分子數(shù)，單位質(zhì)量固體吸附劑所能吸附的氣體的最大克分子數(shù)，mol/g; P氣體的壓力，氣體的壓力，MPa； b吸附常數(shù)。吸附常數(shù)。液體溶質(zhì)在固體表面上的吸附可用蘭

20、格繆液體溶質(zhì)在固體表面上的吸附可用蘭格繆(langmuir)的吸的吸附等溫式，附等溫式， b1bC式中式中 吸附量，吸附量，mol/(g吸附劑吸附劑)； 飽和吸附量飽和吸附量(即即1克吸附劑當(dāng)表面蓋滿一層時(shí)所能吸附的溶質(zhì)的克分子克吸附劑當(dāng)表面蓋滿一層時(shí)所能吸附的溶質(zhì)的克分子數(shù)數(shù))，mol/g; C溶質(zhì)濃度，溶質(zhì)濃度，mol/L； b吸附系數(shù)，其數(shù)值與溫度、溶質(zhì)和溶劑的性質(zhì)有關(guān)。吸附系數(shù)，其數(shù)值與溫度、溶質(zhì)和溶劑的性質(zhì)有關(guān)。通常情況下，液體成分比氣體復(fù)雜。通常情況下，液體成分比氣體復(fù)雜。液體中常溶有其它物質(zhì)液體中常溶有其它物質(zhì)水中常溶有各種鹽類水中常溶有各種鹽類石油是一種多成分的混合物石油是一種

21、多成分的混合物固體表面吸附溶劑、溶質(zhì)固體表面吸附溶劑、溶質(zhì)極性吸附劑容易吸附極性物質(zhì)極性吸附劑容易吸附極性物質(zhì)非極性吸附劑容易吸附非極性物質(zhì)非極性吸附劑容易吸附非極性物質(zhì)對(duì)不同物質(zhì)的吸附能力是不同的對(duì)不同物質(zhì)的吸附能力是不同的 遵循遵循“極性相近原則極性相近原則”油藏巖石表面的吸附現(xiàn)象油藏巖石表面的吸附現(xiàn)象組成巖石的礦物多是極性的組成巖石的礦物多是極性的v水水是一種極性很強(qiáng)的液體是一種極性很強(qiáng)的液體水易被巖石所吸附水易被巖石所吸附在孔隙內(nèi)壁形成一牢固的吸附層在孔隙內(nèi)壁形成一牢固的吸附層在半徑小于或等于吸附層厚度在半徑小于或等于吸附層厚度的孔隙中油氣很難進(jìn)入的孔隙中油氣很難進(jìn)入只有半徑大于吸附層

22、厚度的孔隙只有半徑大于吸附層厚度的孔隙才能儲(chǔ)集油氣，才是有效孔隙才能儲(chǔ)集油氣，才是有效孔隙v油油是一種多組分的混合物是一種多組分的混合物油在巖石表面的吸附取決于石油中油在巖石表面的吸附取決于石油中所含極性物質(zhì)的多少，同時(shí)也受巖所含極性物質(zhì)的多少，同時(shí)也受巖石成分、溫度、壓力等因素的影響。石成分、溫度、壓力等因素的影響。 油不易被巖石吸附油不易被巖石吸附石油中的各種烴類為非極性物質(zhì)石油中的各種烴類為非極性物質(zhì) 油中各種烴的氧、硫、氮油中各種烴的氧、硫、氮化合物具有極性結(jié)構(gòu)化合物具有極性結(jié)構(gòu)可以被巖石表面所吸附可以被巖石表面所吸附潤(rùn)濕現(xiàn)象潤(rùn)濕現(xiàn)象: :干凈的玻璃板上滴一滴水銀干凈的玻璃板上滴一滴水

23、銀水銀聚攏形成球狀水銀聚攏形成球狀干凈的玻璃板上滴一滴水干凈的玻璃板上滴一滴水水迅速散成薄薄的一層水迅速散成薄薄的一層在銅片上滴一滴水銀在銅片上滴一滴水銀水銀呈饅頭狀水銀呈饅頭狀第二節(jié)第二節(jié) 油藏巖石潤(rùn)濕性油藏巖石潤(rùn)濕性和油水微觀分布和油水微觀分布一、巖石的潤(rùn)濕性一、巖石的潤(rùn)濕性1 1、潤(rùn)濕的定義、潤(rùn)濕的定義液體在表面分子力作用下在固體表面的流散現(xiàn)象。液體在表面分子力作用下在固體表面的流散現(xiàn)象。2 2、衡量潤(rùn)濕性的參數(shù)、衡量潤(rùn)濕性的參數(shù)潤(rùn)濕角潤(rùn)濕角過(guò)氣液固或液液固過(guò)氣液固或液液固三相交點(diǎn)對(duì)液滴表三相交點(diǎn)對(duì)液滴表面所作的切線與液面所作的切線與液固表面所夾的角。固表面所夾的角。油水對(duì)固體表面的潤(rùn)濕

24、平衡油水對(duì)固體表面的潤(rùn)濕平衡1水水 2油油 3固體固體( (從極性大的一端算起從極性大的一端算起) )定義潤(rùn)濕潤(rùn)濕是指三相體系：一相為是指三相體系：一相為固體固體, ,另一相為另一相為液體液體, ,第三相為第三相為氣體或另一種液體氣體或另一種液體。液體是否潤(rùn)濕固體液體是否潤(rùn)濕固體, ,總是相對(duì)于另一相氣體總是相對(duì)于另一相氣體( (或液體或液體) )而言的。而言的。3 3、潤(rùn)濕性的判斷、潤(rùn)濕性的判斷909090巖石表面巖石表面親油親油0 0巖石表面巖石表面完全水濕完全水濕巖石表面巖石表面完全油濕完全油濕=180=180理論標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)85858585 100 1001000 0=180=180巖

25、石潤(rùn)濕性213132arccos，cos213132，3固體固體1水水 2油油油水對(duì)固體表面的潤(rùn)濕平衡油水對(duì)固體表面的潤(rùn)濕平衡Acos2, 13 , 13 , 2潤(rùn)濕張力或潤(rùn)濕張力或附著張力附著張力若若1.3, ,則則A A0,0,9090, ,水對(duì)固體表面選擇性潤(rùn)濕。水對(duì)固體表面選擇性潤(rùn)濕。凡是能使固體界面能減小的液體將潤(rùn)濕固體表面。凡是能使固體界面能減小的液體將潤(rùn)濕固體表面。4 4、潤(rùn)濕性的實(shí)質(zhì)、潤(rùn)濕性的實(shí)質(zhì)潤(rùn)濕的潤(rùn)濕的實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)是是固體界面能的減小固體界面能的減小。潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)程度既與固體表面性質(zhì)和活性劑的性質(zhì)有關(guān)，又和潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)程度既與固體表面性質(zhì)和活性劑的性質(zhì)有關(guān)，又和活性

26、劑的濃度有關(guān)?；钚詣┑臐舛扔嘘P(guān)。由于表面活性劑的吸附，使固體表面的潤(rùn)濕性由于表面活性劑的吸附，使固體表面的潤(rùn)濕性發(fā)生改變的現(xiàn)象發(fā)生改變的現(xiàn)象。潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)二、二、 儲(chǔ)層巖石的潤(rùn)濕性及其影響因素儲(chǔ)層巖石的潤(rùn)濕性及其影響因素既有既有親水親水油藏油藏,也有也有親油親油油藏油藏,還有各種不同程度的還有各種不同程度的中性中性潤(rùn)濕油藏。潤(rùn)濕油藏。固體表面的潤(rùn)濕性主要取決于固體和液體的性質(zhì)。固體表面的潤(rùn)濕性主要取決于固體和液體的性質(zhì)。影響因素：影響因素：(1)(1)巖石的礦物組成巖石的礦物組成(2)油藏流體組成油藏流體組成(3)石油中的極性物質(zhì)石油中的極性物質(zhì)(4)礦物表面粗糙度礦物表面粗糙度三、潤(rùn)濕滯

27、后三、潤(rùn)濕滯后在兩相驅(qū)替過(guò)程中出現(xiàn)在兩相驅(qū)替過(guò)程中出現(xiàn)潤(rùn)濕滯后潤(rùn)濕滯后：指由于三相周界沿固體表面移動(dòng)的：指由于三相周界沿固體表面移動(dòng)的遲緩而產(chǎn)生潤(rùn)濕角改變的現(xiàn)象。遲緩而產(chǎn)生潤(rùn)濕角改變的現(xiàn)象。水驅(qū)油的潤(rùn)濕角水驅(qū)油的潤(rùn)濕角1油驅(qū)水的潤(rùn)濕角油驅(qū)水的潤(rùn)濕角2前進(jìn)角前進(jìn)角后退角后退角=1-2潤(rùn)濕滯后的嚴(yán)重程度潤(rùn)濕滯后的嚴(yán)重程度靜潤(rùn)濕滯后靜潤(rùn)濕滯后動(dòng)潤(rùn)濕滯后動(dòng)潤(rùn)濕滯后根據(jù)根據(jù)引起引起潤(rùn)濕滯后的潤(rùn)濕滯后的原因原因不同不同潤(rùn)濕角的改變與三種因素有關(guān)：潤(rùn)濕角的改變與三種因素有關(guān)：(1)(1)與三相周界的移動(dòng)方向有關(guān)與三相周界的移動(dòng)方向有關(guān)由于由于潤(rùn)濕次序不同潤(rùn)濕次序不同而而引起的潤(rùn)濕角改變的引起的潤(rùn)濕角改變的現(xiàn)

28、象稱為現(xiàn)象稱為靜潤(rùn)濕滯后靜潤(rùn)濕滯后。(2)(2)與三相周界的移動(dòng)速度有關(guān)與三相周界的移動(dòng)速度有關(guān)由于由于三相周界移動(dòng)速度三相周界移動(dòng)速度變化變化引起的潤(rùn)濕角改變引起的潤(rùn)濕角改變的現(xiàn)象稱為的現(xiàn)象稱為動(dòng)潤(rùn)濕滯后動(dòng)潤(rùn)濕滯后。(3)(3)固體表面的粗糙度和活性物質(zhì)的吸附固體表面的粗糙度和活性物質(zhì)的吸附粗糙的礦物表面粗糙的礦物表面和和有活性劑吸附的表有活性劑吸附的表面面對(duì)三相周界的移對(duì)三相周界的移動(dòng)影響很大，動(dòng)影響很大，使滯使滯后現(xiàn)象加重后現(xiàn)象加重。四、界面張力及潤(rùn)濕角的測(cè)定四、界面張力及潤(rùn)濕角的測(cè)定界面張力界面張力油藏巖石潤(rùn)濕性油藏巖石潤(rùn)濕性v毛細(xì)管上升法毛細(xì)管上升法v懸滴法懸滴法v旋轉(zhuǎn)液滴法旋轉(zhuǎn)液滴

29、法v液滴（氣泡）最大壓力法液滴（氣泡）最大壓力法v液滴質(zhì)量（或體積）法液滴質(zhì)量（或體積）法v吊板法吊板法v直接測(cè)定法直接測(cè)定法測(cè)潤(rùn)濕角測(cè)潤(rùn)濕角光學(xué)投影法光學(xué)投影法吊板法吊板法v間接測(cè)定法間接測(cè)定法自吸吸入法自吸吸入法自吸離心法自吸離心法自吸驅(qū)替法自吸驅(qū)替法211oooVVV離心吸水排油量離心吸水排油量自動(dòng)吸水排油量自動(dòng)吸水排油量自動(dòng)吸水排油量自動(dòng)吸水排油量水濕指數(shù)水濕指數(shù)211wwwVVV離心吸油排水量離心吸油排水量自動(dòng)吸油排水量自動(dòng)吸油排水量自動(dòng)吸油排水量自動(dòng)吸油排水量油濕指數(shù)油濕指數(shù)0.30.400.2水濕指數(shù)水濕指數(shù)0兩指數(shù)接兩指數(shù)接近近0.70.6

30、10.8油濕指數(shù)油濕指數(shù)親水親水弱親水弱親水中性中性弱親油弱親油親油親油潤(rùn)濕性潤(rùn)濕性潤(rùn)濕指數(shù)潤(rùn)濕指數(shù)由潤(rùn)濕指數(shù)評(píng)價(jià)巖石的潤(rùn)濕性由潤(rùn)濕指數(shù)評(píng)價(jià)巖石的潤(rùn)濕性五、油水在巖石孔道中的微觀分布五、油水在巖石孔道中的微觀分布1 1、親水巖石中的油水分布、親水巖石中的油水分布(a) 當(dāng)當(dāng)含水飽和度很低含水飽和度很低時(shí)時(shí),水附著于顆粒表面，圍繞顆粒水附著于顆粒表面，圍繞顆粒接觸處形成水環(huán)接觸處形成水環(huán),稱之為稱之為“環(huán)狀分布環(huán)狀分布”。(b) 當(dāng)當(dāng)含水飽和度增加含水飽和度增加時(shí)時(shí),水環(huán)的大小也隨之增加水環(huán)的大小也隨之增加,直至增直至增到水環(huán)彼此連通起來(lái)到水環(huán)彼此連通起來(lái),成為成為“迂回狀迂回狀”分布，分布，參

31、于流動(dòng)參于流動(dòng)。 (c) 隨隨含水飽和度的進(jìn)一步增加含水飽和度的進(jìn)一步增加,最終最終油油則失去連續(xù)性則失去連續(xù)性而破裂成油珠而破裂成油珠,稱為稱為“孤滴狀孤滴狀”分布分布,油滴雖然靠水流油滴雖然靠水流能將其帶走能將其帶走,但它很容易遇到狹窄的孔隙喉道而被卡住但它很容易遇到狹窄的孔隙喉道而被卡住,形成形成對(duì)液流的阻力對(duì)液流的阻力。濕相驅(qū)替非濕相的過(guò)程稱為濕相驅(qū)替非濕相的過(guò)程稱為“吸吮過(guò)程吸吮過(guò)程?！? 2、親油巖石中的油水分布、親油巖石中的油水分布非濕相驅(qū)替濕相的過(guò)程稱為非濕相驅(qū)替濕相的過(guò)程稱為“驅(qū)替過(guò)程驅(qū)替過(guò)程?！?a)含水飽和度較低時(shí)：油分布在巖石表面，水首先沿著含水飽和度較低時(shí)：油分布在巖

32、石表面，水首先沿著大孔道形成曲折迂回的連續(xù)水流渠道大孔道形成曲折迂回的連續(xù)水流渠道,而油只是在水流的而油只是在水流的摩擦攜帶作用下沿孔隙壁面流動(dòng)；摩擦攜帶作用下沿孔隙壁面流動(dòng)；(b)當(dāng)繼續(xù)注水時(shí)當(dāng)繼續(xù)注水時(shí),水逐漸進(jìn)入較小的孔道水逐漸進(jìn)入較小的孔道,并使這些小孔道并使這些小孔道串聯(lián)起來(lái)形成另外一些水流渠道；串聯(lián)起來(lái)形成另外一些水流渠道；(c)當(dāng)形成的水流渠道多得幾乎使水暢通地滲流時(shí)當(dāng)形成的水流渠道多得幾乎使水暢通地滲流時(shí),油實(shí)際油實(shí)際上已被憋死上已被憋死,殘余的油停留在一些小孔道內(nèi)及在水流通道殘余的油停留在一些小孔道內(nèi)及在水流通道的固體表面上以油膜形式存在。的固體表面上以油膜形式存在。 注水開(kāi)

33、發(fā)油田注水開(kāi)發(fā)油田親水巖石親水巖石: :親油巖石親油巖石: :位于孔道中間的油很容易被驅(qū)替出，水驅(qū)結(jié)束后位于孔道中間的油很容易被驅(qū)替出，水驅(qū)結(jié)束后孔隙空間只剩下被分割的油滴?？紫犊臻g只剩下被分割的油滴。位于巖石顆粒表面和微孔隙中的油很難驅(qū)替出來(lái)。位于巖石顆粒表面和微孔隙中的油很難驅(qū)替出來(lái)。親水親水巖石的水驅(qū)采收率巖石的水驅(qū)采收率大于大于親油親油巖石的水驅(qū)采收率。巖石的水驅(qū)采收率。同樣條件下同樣條件下第三節(jié) 油藏巖石的毛管力一、彎液面在毛細(xì)管中上升的現(xiàn)象rghPowccos22 . 1毛管力水在毛細(xì)管內(nèi)上升至一定高度水在毛細(xì)管內(nèi)上升至一定高度h，是毛細(xì)管管壁對(duì)水，是毛細(xì)管管壁對(duì)水的附著張力與毛細(xì)

34、管中液柱的重力平衡的結(jié)果。的附著張力與毛細(xì)管中液柱的重力平衡的結(jié)果。（1 1）由）由表面張力表面張力推導(dǎo)毛管力公式推導(dǎo)毛管力公式1. 1. 玻璃毛細(xì)管和水玻璃毛細(xì)管和水- -氣系統(tǒng)氣系統(tǒng) 作用于三相周界上的各個(gè)界面張力之間的關(guān)系：作用于三相周界上的各個(gè)界面張力之間的關(guān)系： cos2 . 13 . 13 . 2 附著張力附著張力A Aghrr 22 . 1cos2 則：則：附著張力是固體對(duì)水柱產(chǎn)生的作用于單位長(zhǎng)度三相周界上附著張力是固體對(duì)水柱產(chǎn)生的作用于單位長(zhǎng)度三相周界上的拉力的拉力,其大小等于水的表面張力在垂直方向的分力。其大小等于水的表面張力在垂直方向的分力。 grh cos22 . 1 g

35、hr cos22 . 1（2 2）由）由流體力學(xué)流體力學(xué)推導(dǎo)毛管力公式推導(dǎo)毛管力公式設(shè)設(shè)：彎液面內(nèi)側(cè)彎液面內(nèi)側(cè)B點(diǎn)壓力為點(diǎn)壓力為PB；彎液面外側(cè)的；彎液面外側(cè)的B點(diǎn)壓力為點(diǎn)壓力為PB；水面上水面上A點(diǎn)壓力為點(diǎn)壓力為PA，毛細(xì)管中，毛細(xì)管中A點(diǎn)的壓力為點(diǎn)的壓力為PA；根據(jù)根據(jù)U形管原理：形管原理：PA=PA=Pa；cBBPghPPPB=Pa(大氣壓力大氣壓力)、PA=Pa (大氣壓力大氣壓力)；則：則：ghPPBA而而毛細(xì)管壓力毛細(xì)管壓力(毛管力毛管力)PC為為毛細(xì)管壓力毛細(xì)管壓力(簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱毛管力毛管力),它的它的物理意義物理意義：毛細(xì)管中彎液面兩側(cè)兩種流體毛細(xì)管中彎液面兩側(cè)兩種流體(非濕相流體

36、與濕相非濕相流體與濕相流體流體)的壓力差的壓力差,是附著張力是附著張力A與界面張力與界面張力平衡時(shí)在平衡時(shí)在彎液面上產(chǎn)生的附加壓力。彎液面上產(chǎn)生的附加壓力。 毛管力的毛管力的大小大小等于毛細(xì)管中水柱的重力；等于毛細(xì)管中水柱的重力；方向方向指向指向彎液面內(nèi)側(cè)彎液面內(nèi)側(cè)(毛管力的作用使彎液面兩側(cè)的非濕相流體的毛管力的作用使彎液面兩側(cè)的非濕相流體的壓力高于濕相流體的壓力壓力高于濕相流體的壓力)。 rghPc cos22 . 1 2. 玻璃毛細(xì)管和油-水系統(tǒng) ghrrow 22 . 1cos2ghPPoBA又ghPPwBAAAPPcowBBPghPP所以所以 rghPowc cos22 . 1 歸納如

37、下：歸納如下：(1)(1)毛管力毛管力P Pc c與與coscos成正比成正比,9090, ,毛管親水，毛管親水，P Pc c為正值為正值, ,彎液面上升；彎液面上升；9090, ,毛管憎水毛管憎水( (親油親油) )，P Pc c為負(fù)值為負(fù)值, , 彎液面下降。彎液面下降。(2)(2)毛管力毛管力P Pc c和兩相界面的界面張力和兩相界面的界面張力成正比；成正比；(3)(3)毛管力毛管力P Pc c和毛管半徑和毛管半徑r r成反比成反比, ,毛管半徑越小毛管半徑越小, ,毛管毛管力則越大力則越大, ,毛管中彎液面上升毛管中彎液面上升( (或下降或下降) )高度越大。高度越大。ghrPc co

38、s2二、毛管力公式的應(yīng)用二、毛管力公式的應(yīng)用1 1、油藏中流體界面是過(guò)渡帶油藏中流體界面是過(guò)渡帶對(duì)于氣對(duì)于氣- -液界面液界面：對(duì)于油對(duì)于油-水界面水界面：rghPogogogocog cos2 rghPowowowowcow cos2 過(guò)渡帶高度取決于最細(xì)的毛管中的油過(guò)渡帶高度取決于最細(xì)的毛管中的油(或水或水)柱的上升高度。柱的上升高度。因?yàn)橐驗(yàn)閣-oo,所以所以油油-水過(guò)渡帶比氣水過(guò)渡帶比氣-液過(guò)渡帶寬液過(guò)渡帶寬,且油越稠，且油越稠，w-o越小越小,油水過(guò)渡帶越寬。油水過(guò)渡帶越寬。og很小很小,故氣故氣-液過(guò)渡帶高度較小。液過(guò)渡帶高度較小。當(dāng)毛管傾斜時(shí)當(dāng)毛管傾斜時(shí),水沿毛管上升水沿毛管上升

39、,但垂直高度不變；當(dāng)毛管水但垂直高度不變；當(dāng)毛管水平放置時(shí)平放置時(shí),毛管力則成為水驅(qū)毛管力則成為水驅(qū)油的動(dòng)力。若巖石親油油的動(dòng)力。若巖石親油,毛管毛管力將阻止水進(jìn)入毛管力將阻止水進(jìn)入毛管,從而成從而成為水驅(qū)油的阻力。為水驅(qū)油的阻力。2 2、巖石親水巖石親水, ,毛管力是水驅(qū)油的動(dòng)力毛管力是水驅(qū)油的動(dòng)力, ,否則毛否則毛管力是水驅(qū)油的阻力管力是水驅(qū)油的阻力。毛管力的毛管力的方向方向主要受控于流體對(duì)巖石的選擇性主要受控于流體對(duì)巖石的選擇性潤(rùn)濕潤(rùn)濕。3 3、判斷巖石的潤(rùn)濕性判斷巖石的潤(rùn)濕性巖石自動(dòng)吸入流體的能力與毛管力的大小、方向有關(guān)。巖石自動(dòng)吸入流體的能力與毛管力的大小、方向有關(guān)。三、任意曲面的附

40、加壓力三、任意曲面的附加壓力拉普拉斯方程：拉普拉斯方程： 2111RRPc P Pc c 曲面的附加壓力曲面的附加壓力( (壓強(qiáng)壓強(qiáng)) )； 兩相流體的界面張力；兩相流體的界面張力； R1、R2任意曲面的兩個(gè)主曲率半徑。任意曲面的兩個(gè)主曲率半徑。1.1.不規(guī)則曲面的附加壓力不規(guī)則曲面的附加壓力（1 1）球面的附加壓力）球面的附加壓力過(guò)毛管軸心線過(guò)毛管軸心線,用兩垂直相交的用兩垂直相交的平面截得的兩相流體界面均為平面截得的兩相流體界面均為球面球面,曲率半徑相同曲率半徑相同,即即R1=R2=R ；則：則：R2Pcrcos2Pc由由 ：cosrR （2 2）柱面的附加壓力）柱面的附加壓力等直徑毛管中

41、有一液珠等直徑毛管中有一液珠(或氣泡或氣泡),其與管壁間的接觸面為柱面其與管壁間的接觸面為柱面,過(guò)過(guò)毛管中心線毛管中心線,用兩垂直相交的平用兩垂直相交的平面截得界面的形狀一個(gè)為圓面截得界面的形狀一個(gè)為圓,其其曲率半徑曲率半徑R1=r(r-毛管半徑毛管半徑)；另；另一個(gè)為直線一個(gè)為直線(柱面柱面),曲率半徑曲率半徑R2=, rPc對(duì)于裂縫性油氣藏對(duì)于裂縫性油氣藏,處于兩平處于兩平行裂縫壁之間的油行裂縫壁之間的油-氣、油氣、油-水水界面就是柱面。界面就是柱面。設(shè)設(shè)縫寬為縫寬為W,縫中彎液面的主曲縫中彎液面的主曲率半徑分別為率半徑分別為R1、R2(R2=)；1cRP2WcosR1 由由 ：Wcos2

42、Pc裂縫寬度越小裂縫寬度越小,毛管力越大。毛管力越大。 * *（3 3）斷面漸變毛管斷面漸變毛管的附加壓力的附加壓力因此，圓錐形毛細(xì)管中彎液面的附加壓力為：因此，圓錐形毛細(xì)管中彎液面的附加壓力為：毛細(xì)管粗端彎液面毛細(xì)管粗端彎液面的曲率半徑為：的曲率半徑為：cosrR細(xì)端的曲率半徑為：細(xì)端的曲率半徑為：cosrRrcos2Pc式中式中 管壁與管中心線的夾角管壁與管中心線的夾角,即錐角之半；即錐角之半； 2. 2. 任意曲面附加壓力的應(yīng)用任意曲面附加壓力的應(yīng)用 由于油藏巖石孔隙存在彎液面的附加壓力由于油藏巖石孔隙存在彎液面的附加壓力,使液珠使液珠或氣泡在孔隙中靜止及流動(dòng)時(shí)均產(chǎn)生附加壓力?；驓馀菰诳?/p>

43、隙中靜止及流動(dòng)時(shí)均產(chǎn)生附加壓力。（1） 等直徑毛管孔道中液珠或氣泡的毛管效應(yīng)等直徑毛管孔道中液珠或氣泡的毛管效應(yīng)液珠或氣泡靜止時(shí)液珠或氣泡靜止時(shí)：由柱面產(chǎn)生的毛管力：由柱面產(chǎn)生的毛管力： rPcrcos2R2Pc由球形彎液面產(chǎn)生毛管力為：由球形彎液面產(chǎn)生毛管力為：由于壓強(qiáng)的傳遞作用由于壓強(qiáng)的傳遞作用,球形彎液面的毛管力球形彎液面的毛管力Pc施于施于管壁管壁,柱面的毛管力柱面的毛管力Pc與其相反與其相反,故靜態(tài)時(shí)管壁液故靜態(tài)時(shí)管壁液膜所受的凈壓力為：膜所受的凈壓力為： 5 . 0cosr2rR2P1c上式表明：上式表明：油油-水水(或油或油-氣氣)的界面張力越大的界面張力越大,毛管半毛管半徑越小

44、徑越小,施加于管壁液膜的凈壓力越大施加于管壁液膜的凈壓力越大,液膜達(dá)到平液膜達(dá)到平衡前其厚度減小的也越快。管壁液膜具有反常的特衡前其厚度減小的也越快。管壁液膜具有反常的特性性-高粘度和高強(qiáng)度高粘度和高強(qiáng)度,欲使珠泡在孔道中流動(dòng)欲使珠泡在孔道中流動(dòng),必須克必須克服服Pc1及反常膜的高粘度所產(chǎn)生的摩擦阻力。及反常膜的高粘度所產(chǎn)生的摩擦阻力。 當(dāng)液珠或氣泡在兩端壓差的作用下當(dāng)液珠或氣泡在兩端壓差的作用下,克服上述摩擦克服上述摩擦阻力欲在孔隙中流動(dòng)時(shí)阻力欲在孔隙中流動(dòng)時(shí),由于潤(rùn)濕滯后由于潤(rùn)濕滯后,彎液面發(fā)生彎液面發(fā)生變形變形,產(chǎn)生第二種毛管阻力產(chǎn)生第二種毛管阻力P c2, 即即：coscosr2R2R

45、2P2c當(dāng)珠泡兩端壓差克服了上述當(dāng)珠泡兩端壓差克服了上述兩種阻力兩種阻力以及以及液膜阻力液膜阻力后后,珠泡才能流動(dòng)。珠泡才能流動(dòng)。 213112RRPc 液珠或氣泡通過(guò)孔隙液珠或氣泡通過(guò)孔隙喉道時(shí)喉道時(shí),產(chǎn)生的附加產(chǎn)生的附加阻力阻力稱為稱為賈敏效應(yīng)賈敏效應(yīng)。鉆井液、完井液、壓井液鉆井液、完井液、壓井液：失水時(shí)對(duì)：失水時(shí)對(duì)油油流向井造成流向井造成阻力阻力。調(diào)剖堵水：調(diào)剖堵水：封堵大孔道、調(diào)整流體滲流剖面，通過(guò)增加驅(qū)封堵大孔道、調(diào)整流體滲流剖面，通過(guò)增加驅(qū)替液的波及體積來(lái)提高原油采收率。替液的波及體積來(lái)提高原油采收率。（2） 賈敏效應(yīng)賈敏效應(yīng)3.毛細(xì)管滯后現(xiàn)象毛細(xì)管滯后現(xiàn)象毛細(xì)管滯后現(xiàn)象與潤(rùn)濕滯毛

46、細(xì)管滯后現(xiàn)象與潤(rùn)濕滯后及孔隙幾何形態(tài)有關(guān)：后及孔隙幾何形態(tài)有關(guān)：(1)(1)潤(rùn)濕滯后潤(rùn)濕滯后引起毛細(xì)管滯后引起毛細(xì)管滯后(2)(2)毛細(xì)管半徑突變毛細(xì)管半徑突變引起毛細(xì)引起毛細(xì)管滯后管滯后(3)(3)毛細(xì)管半徑漸變毛細(xì)管半徑漸變引起毛細(xì)引起毛細(xì)管滯后管滯后毛細(xì)管中吸入液柱高毛細(xì)管中吸入液柱高度小于驅(qū)替液柱高度度小于驅(qū)替液柱高度的現(xiàn)象叫做的現(xiàn)象叫做毛細(xì)管滯毛細(xì)管滯后現(xiàn)象后現(xiàn)象。四、巖石毛管力曲線的測(cè)定方法四、巖石毛管力曲線的測(cè)定方法1、半滲隔板法半滲隔板法優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：比較接近油藏實(shí)際情況：比較接近油藏實(shí)際情況,測(cè)量精度較高測(cè)量精度較高,可以作可以作為其它方法的對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)。為其它方法的對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)。缺點(diǎn)缺

47、點(diǎn)：測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)：測(cè)試時(shí)間長(zhǎng),測(cè)定壓力范圍小測(cè)定壓力范圍小,不適合低滲巖石。不適合低滲巖石。半滲隔板法半滲隔板法壓汞法壓汞法離心法離心法基本原理基本原理：巖心飽和濕相流體：巖心飽和濕相流體,當(dāng)外加壓力克服某毛管當(dāng)外加壓力克服某毛管喉道的毛管力時(shí)喉道的毛管力時(shí),非濕相進(jìn)入該孔隙非濕相進(jìn)入該孔隙,將其中的濕相驅(qū)出。將其中的濕相驅(qū)出。2、壓汞法壓汞法特點(diǎn)特點(diǎn)：測(cè)定壓力范圍大、測(cè)定速度快：測(cè)定壓力范圍大、測(cè)定速度快, ,適合于高、中、適合于高、中、低滲透率巖石。低滲透率巖石。rrPc735. 0cos2缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：非濕相是水銀非濕相是水銀,與油藏實(shí)際流體相差較大與油藏實(shí)際流體相差較大,并且并且水銀有毒水

48、銀有毒,巖樣被污染而不能重復(fù)使用巖樣被污染而不能重復(fù)使用,操作也不安全。操作也不安全。其中：mmN /480 0140 表表 3.3.1 3.3.1 壓汞法毛管力曲線實(shí)測(cè)結(jié)果壓汞法毛管力曲線實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)汞體積,10-3cm3體積修正值,10-3cm3汞飽和度(%)序號(hào)毛管壓力Pc(MPa)V進(jìn)V退V進(jìn)V退SHg 進(jìn)SHg 退區(qū)間飽和度SHg 進(jìn)(%)毛管半徑r(m)1230.0120.0190.03961311837247457719610911821522222601.54.535.536.538.01.53.061.2538.6824.504560.0470.0750.12254350449

49、8148749581391491622332362418.014.020.040.544.5503.56.06.015.649.806.137890.190.300.4758575087410361105115816917618624725225529.040.048.05559.5639.011.08.03.872.451.561011120.751.21.910241106116712131253129019220322125926427258.063.066.066.569.071.00.980.610.391314153.04.77.51240129713421316

50、1330134225127230228429330269.071.572.572.072.372.51.050.160.103、離心法離心法優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：兼有半滲隔板法和壓汞法兩者的優(yōu)點(diǎn)：兼有半滲隔板法和壓汞法兩者的優(yōu)點(diǎn),測(cè)定速度測(cè)定速度快快,所采用的流體又接近油藏實(shí)際所采用的流體又接近油藏實(shí)際,所測(cè)得的毛管力曲線所測(cè)得的毛管力曲線與半滲隔板法測(cè)的曲線吻合較好。與半滲隔板法測(cè)的曲線吻合較好。原理原理：利用離心機(jī)產(chǎn)生的離心力代替外加的排驅(qū)壓力：利用離心機(jī)產(chǎn)生的離心力代替外加的排驅(qū)壓力實(shí)現(xiàn)非濕相驅(qū)替濕相過(guò)程的一種測(cè)量毛管力的方法。實(shí)現(xiàn)非濕相驅(qū)替濕相過(guò)程的一種測(cè)量毛管力的方法。缺點(diǎn)缺點(diǎn)

51、：測(cè)試壓力范圍較?。簻y(cè)試壓力范圍較小(一般排驅(qū)壓力只能達(dá)到幾個(gè)一般排驅(qū)壓力只能達(dá)到幾個(gè)兆帕兆帕)；設(shè)備較復(fù)雜；設(shè)備較復(fù)雜,數(shù)據(jù)處理量大。數(shù)據(jù)處理量大。進(jìn)行毛管力資料換算的原因：進(jìn)行毛管力資料換算的原因：(1)(1)不同測(cè)定方法不同測(cè)定方法, ,使用不同流體使用不同流體, ,由于界面張力由于界面張力及潤(rùn)濕性的差異及潤(rùn)濕性的差異, ,測(cè)得的毛管力不同；測(cè)得的毛管力不同；(2)(2)相同的流體在室內(nèi)和油藏條件下的界面張力相同的流體在室內(nèi)和油藏條件下的界面張力及其對(duì)巖樣潤(rùn)濕性不同及其對(duì)巖樣潤(rùn)濕性不同, ,其毛管力也不同。其毛管力也不同。111222coscosccPP50cos72140cos480c

52、oscosoowwHgHgcwcHgPP 壓汞法壓汞法半滲隔板法半滲隔板法五、巖石毛管力曲線的基本特征五、巖石毛管力曲線的基本特征1 1、毛管力曲線的、毛管力曲線的基本特征基本特征初始段初始段中間平緩段中間平緩段末端上翹段末端上翹段隨壓力的增加隨壓力的增加,非濕相飽和度緩慢增加。非濕相飽和度緩慢增加。表面孔或較大的縫隙表面孔或較大的縫隙非濕相飽和度麻皮效應(yīng)非濕相飽和度麻皮效應(yīng)中間平緩段越長(zhǎng)中間平緩段越長(zhǎng),說(shuō)明巖石喉道的分布說(shuō)明巖石喉道的分布越集中越集中,分選越好。平緩段位置越靠下分選越好。平緩段位置越靠下,說(shuō)明巖石主要喉道半徑越大。說(shuō)明巖石主要喉道半徑越大。主要的進(jìn)液段主要的進(jìn)液段隨著壓力的升

53、高隨著壓力的升高,非濕相將進(jìn)入越來(lái)越細(xì)的孔隙喉道非濕相將進(jìn)入越來(lái)越細(xì)的孔隙喉道,但進(jìn)入速度越來(lái)越但進(jìn)入速度越來(lái)越小小,最后曲線與縱坐標(biāo)軸幾乎平行最后曲線與縱坐標(biāo)軸幾乎平行,即壓力再增加即壓力再增加,非濕相不再進(jìn)入巖樣。非濕相不再進(jìn)入巖樣。通過(guò)非濕相流體排驅(qū)濕相流體過(guò)程通過(guò)非濕相流體排驅(qū)濕相流體過(guò)程測(cè)得的毛管力曲線稱為測(cè)得的毛管力曲線稱為驅(qū)替曲線驅(qū)替曲線；通過(guò)濕相流體排驅(qū)非濕相流體過(guò)程通過(guò)濕相流體排驅(qū)非濕相流體過(guò)程測(cè)得毛管力曲線稱為測(cè)得毛管力曲線稱為吸吮吸吮(入入)曲線曲線。 吸入曲線始終位于驅(qū)替曲線的下方。2 2、毛管力曲線的、毛管力曲線的特征參數(shù)特征參數(shù)非濕相流體開(kāi)始進(jìn)入巖心中最非濕相流體開(kāi)

54、始進(jìn)入巖心中最大喉道的壓力或非濕相開(kāi)始進(jìn)大喉道的壓力或非濕相開(kāi)始進(jìn)入巖心的最小壓力入巖心的最小壓力PT稱為閾壓稱為閾壓,或或“入口壓力入口壓力”或或“門坎壓門坎壓力力”。(1)(1)閾壓閾壓P PT T最大喉道半徑最大喉道半徑rmax滲透性好的巖石滲透性好的巖石,閾壓均比較低；反之閾壓均比較低；反之,閾壓比較大。閾壓比較大。(2)飽和度中值壓力飽和度中值壓力Pc50指驅(qū)替毛管力曲線上非濕相飽指驅(qū)替毛管力曲線上非濕相飽和度為和度為50%時(shí)對(duì)應(yīng)的毛管壓力時(shí)對(duì)應(yīng)的毛管壓力,簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱中值壓力中值壓力。中值半徑中值半徑r50因?yàn)閹r石的孔隙分布接近正態(tài)分布因?yàn)閹r石的孔隙分布接近正態(tài)分布, ,所以所以r r

55、5050可可定性地視為巖石的平均喉道半徑的大小。定性地視為巖石的平均喉道半徑的大小。巖石物性越好巖石物性越好,P,Pc50c50越低越低,r,r5050越大；物性差的巖越大；物性差的巖石石,P,Pc50c50很高很高, ,甚至在毛管力曲線上讀不出來(lái)甚至在毛管力曲線上讀不出來(lái)( (曲線上非濕相飽和度小于曲線上非濕相飽和度小于50%)50%)。當(dāng)驅(qū)替壓力達(dá)到一定值后當(dāng)驅(qū)替壓力達(dá)到一定值后,壓力壓力再升高再升高,濕相飽和度也不再減小，濕相飽和度也不再減小，毛管力曲線與縱軸幾乎平行毛管力曲線與縱軸幾乎平行,此此時(shí)巖心中的濕相飽和度稱為時(shí)巖心中的濕相飽和度稱為最最小濕相飽和度小濕相飽和度Smin。(3)

56、(3)最小濕相飽和度最小濕相飽和度S Sminmin對(duì)于親水巖石對(duì)于親水巖石,Smin相當(dāng)于巖石的束縛水飽和度。濕相當(dāng)于巖石的束縛水飽和度。濕相飽和度相飽和度Smin越小，表明巖石含油飽和度越大。越小，表明巖石含油飽和度越大。退汞曲線退汞曲線：壓力接近零時(shí)巖心中的含汞：壓力接近零時(shí)巖心中的含汞飽和度稱為飽和度稱為最小含汞飽和度最小含汞飽和度S SKpminKpmin( (相當(dāng)于相當(dāng)于親水油藏水驅(qū)后的殘余油飽和度親水油藏水驅(qū)后的殘余油飽和度) )。退汞效率退汞效率WE相當(dāng)于強(qiáng)親水油藏的水驅(qū)采收率。相當(dāng)于強(qiáng)親水油藏的水驅(qū)采收率。(4)(4)退汞效率退汞效率W WE E進(jìn)汞曲線進(jìn)汞曲線：最高壓力點(diǎn)對(duì)

57、應(yīng)的巖心中的含：最高壓力點(diǎn)對(duì)應(yīng)的巖心中的含汞飽和度稱為汞飽和度稱為最大含汞飽和度最大含汞飽和度S Skpmaxkpmax(相當(dāng)相當(dāng)于強(qiáng)親水油藏的原始含油飽和度于強(qiáng)親水油藏的原始含油飽和度)退汞效率退汞效率W WE E：maxminmaxHgHgHgESSSW3 3、裂縫油藏裂縫油藏毛管力曲線特征毛管力曲線特征六、毛管力曲線的應(yīng)用六、毛管力曲線的應(yīng)用描述儲(chǔ)層特征的主要參數(shù)描述儲(chǔ)層特征的主要參數(shù)：束縛水飽和度、殘余：束縛水飽和度、殘余油飽和度、孔隙度、絕對(duì)滲透率、相對(duì)滲透率、油飽和度、孔隙度、絕對(duì)滲透率、相對(duì)滲透率、巖石潤(rùn)濕性、巖石比面及孔隙喉道大小分布巖石潤(rùn)濕性、巖石比面及孔隙喉道大小分布1 1

58、、巖石儲(chǔ)集性能評(píng)價(jià)巖石儲(chǔ)集性能評(píng)價(jià)毛管力曲線的形態(tài)主要受毛管力曲線的形態(tài)主要受孔隙喉道的分選性孔隙喉道的分選性及及喉道大小喉道大小控制。控制。分選性分選性是指巖石孔隙喉道的幾何尺寸大小的分散是指巖石孔隙喉道的幾何尺寸大小的分散(或集中或集中)程程度。巖石孔隙喉道的幾何尺寸越集中度。巖石孔隙喉道的幾何尺寸越集中,則分選性越好，對(duì)應(yīng)則分選性越好，對(duì)應(yīng)的毛管力曲線的中間平緩段越長(zhǎng)；的毛管力曲線的中間平緩段越長(zhǎng)；喉道喉道半徑越大半徑越大,對(duì)應(yīng)的毛對(duì)應(yīng)的毛管力曲線的中間平緩段位置越低。管力曲線的中間平緩段位置越低。2 2 、研究巖石的孔隙結(jié)構(gòu)研究巖石的孔隙結(jié)構(gòu)(1)確定巖石的最大孔喉半徑及主要孔喉大小確

59、定巖石的最大孔喉半徑及主要孔喉大小。TPrcos2max(2)定量評(píng)價(jià)孔隙喉道的分布定量評(píng)價(jià)孔隙喉道的分布3 3、判斷巖石的潤(rùn)濕性判斷巖石的潤(rùn)濕性具體做法具體做法：將飽和水的巖樣放到離心機(jī)上依次做油驅(qū)水、：將飽和水的巖樣放到離心機(jī)上依次做油驅(qū)水、水驅(qū)油及二次油驅(qū)水實(shí)驗(yàn)水驅(qū)油及二次油驅(qū)水實(shí)驗(yàn),測(cè)出相應(yīng)的毛管力曲線，比較測(cè)出相應(yīng)的毛管力曲線，比較水驅(qū)油和二次油驅(qū)水曲線的下包面積，面積小的為潤(rùn)濕水驅(qū)油和二次油驅(qū)水曲線的下包面積，面積小的為潤(rùn)濕相驅(qū)替非潤(rùn)濕相。相驅(qū)替非潤(rùn)濕相。A1A2 親水親水A1A2 親油親油唐納森方法潤(rùn)濕指數(shù)W和視潤(rùn)濕角實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方法：將一塊巖心一分為二：將一塊巖心一分為二,一塊

60、飽和油后測(cè)定一塊飽和油后測(cè)定空氣驅(qū)油的毛管力空氣驅(qū)油的毛管力,另一塊飽和水后測(cè)定油驅(qū)水毛管另一塊飽和水后測(cè)定油驅(qū)水毛管力。得到兩條毛管力曲線力。得到兩條毛管力曲線,分別求出兩條毛管力曲線分別求出兩條毛管力曲線的閾壓的閾壓PTog和和PTwo，按以下指標(biāo)判斷巖石的潤(rùn)濕性。，按以下指標(biāo)判斷巖石的潤(rùn)濕性。 (1)潤(rùn)濕指數(shù)潤(rùn)濕指數(shù)W woTogogTwoogwoPPcoscosW式中式中 wo和和og分別為巖樣與油分別為巖樣與油-水、油水、油-氣系統(tǒng)中水和油的潤(rùn)濕角；氣系統(tǒng)中水和油的潤(rùn)濕角；PTog和和PTwo分別為氣進(jìn)入已飽和油的巖樣和油進(jìn)入已飽和水的巖樣的閾壓；分別為氣進(jìn)入已飽和油的巖樣和油進(jìn)入已