儲層巖石的毛管壓力

1、儲層巖石的毛管壓力第1頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：1、毛管壓力的概念；2、柱面上的毛細(xì)管壓力、賈敏效應(yīng)； 3、毛管壓力曲線的幾種測定方法；4、門坎壓力、束縛水飽和度Swi、飽和度中 值壓力Pc50 ；5、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。教學(xué)方法：課堂講授教學(xué)內(nèi)容：第2頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一一 彎曲液面的附加壓力（Additional 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

2、壓力越大。二 附加壓力與界面張力和曲率半徑之間的關(guān)系拉普拉斯方程（Young-Laplace Equation)第3頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一它是毛細(xì)管現(xiàn)象的基本公式對于球形對于平面第4頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一三 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(xì)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(dá)因/cm第5頁，共34頁，2022年，5月

3、20日，2點(diǎn)33分，星期一定義：毛細(xì)管中彎液面兩側(cè)非濕相與濕相壓力之差稱為毛細(xì)管力，簡稱毛管力。記為Pc.方向為由濕相指向非濕相。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h液氣Pa AABPa B第6頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一所以即 cos=r/R r 毛管半徑 R 曲率半徑根據(jù)毛細(xì)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。ABORC r第7頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一3、隨著流體界面張力的增大，即兩

4、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(xì)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(xì)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(xì)管半徑越小，兩相界面在毛細(xì)管中彎曲的越明顯，即曲率半徑越小，毛管力越大。（1）當(dāng)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(dāng)油藏巖石表面親油時，油藏中的毛管力是水驅(qū)油的阻力。第8頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一四 任意彎液面處的毛管力根據(jù)楊拉普拉斯方程得到：當(dāng)曲面為球面時， 又所以第9頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一當(dāng)曲面為柱面時當(dāng)珠泡處于停止?fàn)顟B(tài)時，球形曲面產(chǎn)生的毛管力 方向

5、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為第10頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一當(dāng)珠泡運(yùn)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和P3阻力效應(yīng)就是通常所說的賈敏效應(yīng)第11頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一五 毛管壓力曲線的測定Measurement of Capillary Pressure Curve一、教學(xué)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(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 毛管壓力曲線的幾種測定方法三、教法說明課堂講解四、教學(xué)內(nèi)容 第12頁，共34頁，202

6、2年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一1、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(xì)管壓力隨濕相飽和度的減小而增大。 即毛細(xì)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(jìn)入孔隙主要取決于連接它的喉道。第13頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一2、毛管壓力曲線的測定半滲隔板法第14頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一序號毛管力 PCmm汞柱刻度管讀數(shù)cm3巖心含水c

7、m3含水飽和度%各類毛管體積%毛管累積體積毛管半徑m1234567812001.365100542400.0751.29094.65.55.527.03 500.1501.21589.05.511.021.64600.2501.11581.87.318.318.05800.7500.61545.036.654.912.561201.0000.36527.018.473.39.071601.1250.24017.99.182.46.782601.2250.14010.77.389.74.293901.2850.0806.34.494.12.8103901.2850.0806.3094.12.8第

8、15頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一高壓半滲隔板法第16頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一壓汞法第17頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一第18頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一 離心機(jī)法 第19頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一第20頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一六 毛管壓力的滯后Hysteretic of Capillary Pressure020Sor406080100Swi0.11100200毛細(xì)管壓力（kg/cm)水銀飽和度Shg(%)100.001

9、I（驅(qū)替）R（驅(qū)替）阻滯滯后捕集滯后（吸吮）W第21頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一曲線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。第22頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一曲線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。第2

10、3頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一七 毛管壓力曲線的分析及應(yīng)用教學(xué)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(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)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)系教法說明課堂講授第24頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一（一）毛管壓力曲線的分析PcPc50010050SwibaPt濕相飽和度第25頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一1、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(jìn)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(jìn)入巖樣最大孔道的壓力。2、平緩段a

11、b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(jìn)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(dá)60-70%.第26頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一4、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）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Swi3、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

12、較法第27頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一4、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。第28頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一BCPc(R)H020406080100含水飽和度（%） 20 40 60 80 100 1

13、.00.80.60.40.20含水飽和度Sw（%）純油產(chǎn)區(qū)（含束縛水飽和度）油水同產(chǎn)區(qū)純水產(chǎn)區(qū)（含殘余油）自由水面油水接觸面Sw=1-SorSwi第29頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一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第30頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一PcSwPcSwPcSwPcSwSwPcSwPc分選好，裂縫均勻中偏度未分選，裂縫極不均勻分選好，裂縫均勻，粗偏度分選好，裂縫均勻細(xì)偏度分選不好，裂縫均勻，細(xì)偏度分選不好，裂縫不均勻，粗偏度第31頁，共34頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一八 毛管力函數(shù)J（S