油層物理第三章

油層物理第三章第1頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三章飽和多相流體的油藏巖石的滲流特性問題：1.油藏中的油水界面是平面嗎？2.油水在巖石孔隙中如何分布？3.為什么進(jìn)行間歇注水？交替注水、注氣？第2頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)油藏流體的界面張力1、兩相界面的界面能：1.1定義界面層—從兩相界面到分子力場(chǎng)達(dá)到平衡的分子層的厚度。界面能—界面層內(nèi)分子比相內(nèi)部分子多具有的那部分能量。第3頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)油藏流體的界面張力1、兩相界面的界面能：1.2界面能特性：⑴界面能依存于兩相界面。⑵界面能分布于整個(gè)界面層。第4頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)油藏流體的界面張力1.2界面能特性：⑶界面越大，界面能也越大；⑷界面能的大小與兩相分子的極性有關(guān)。極性相近原則：極性相近的分子間引力大。⑸界面能與物質(zhì)的相態(tài)有關(guān)系。U氣—液＞U液—液第5頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)油藏流體的界面張力2、比界面能或界面張力2.1定義：定義1：界面單位面積上所具有的界面能。單位：第6頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)油藏流體的界面張力2、比界面能或界面張力定義2：作用于界面單位長(zhǎng)度上的收縮力，亦稱為界面張力。⑴用金屬絲做成的框架，中間是肥皂膜：⑵圓形金屬框內(nèi)有一肥皂膜，中間放一不規(guī)則的纖維絲環(huán)：第7頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)油藏流體的界面張力2.2界面張力的作用方向：作用點(diǎn)：三相周界接觸點(diǎn)作用方向：指向界面收縮的方向第8頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)油藏流體的界面張力2.3影響界面張力的因素凡是影響分子間作用力的因素都影響界面張力。⑴物質(zhì)的成分；⑵物質(zhì)的相態(tài)；⑶兩物質(zhì)的極性；⑷溫度、壓力等。2.3.1影響油氣界面張力的因素：⑴溫度：P一定，溫度↑界面張力↓溫度↑液體分子間距離↑分子間引力↓，F(xiàn)凈↓。第9頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)油藏流體的界面張力⑵壓力：溫度一定，P↑界面張力↓⑶溶解氣Rs：油中溶解氣量增加，油氣界面張力↓第10頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)油藏流體的界面張力2.3.2影響油水界面張力的因素油、水組成、油中活性物質(zhì)的多少，p、t及溶解氣的多少等。一般油越重，δ油—水越大，Rs↑t↑δ油—水↓第11頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)油藏流體的界面張力3、吸附作用吸附：把溶于兩相系統(tǒng)中的物質(zhì)，在相界面濃集的現(xiàn)象。第12頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)油藏流體的界面張力比吸附：?jiǎn)挝幻娣e界面層中溶質(zhì)多余的物質(zhì)的量（mol數(shù)）。吸附符合“極性均衡”原則：A的極性＞B的極性＞C的極性，則B吸附與A、C兩相之間。第13頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)油藏流體的界面張力比吸附、界面張力與活性劑濃度的關(guān)系第14頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)油藏流體的界面張力第一節(jié)小結(jié)1、兩相界面的界面能：2、比界面能或界面張力

界面張力的作用方向3.吸附作用第15頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)油藏巖石的潤(rùn)濕性和油水分布1、潤(rùn)濕的概念⑴潤(rùn)濕：指液體在分子力作用下在固體表面的流散現(xiàn)象。⑵潤(rùn)濕角θ：過三相周界點(diǎn)，作液滴表面的切線，切線與固體表面的夾角即為潤(rùn)濕角。對(duì)于油水系統(tǒng)，一般從水的那邊算起：第16頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)油藏巖石的潤(rùn)濕性和油水分布第17頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)油藏巖石的潤(rùn)濕性和油水分布⑶附著張力（或潤(rùn)濕張力）潤(rùn)濕的實(shí)質(zhì)：固體表面能的減小。潤(rùn)濕的規(guī)律：固液兩相極性差越小，液體越能潤(rùn)濕固體。第18頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)油藏巖石的潤(rùn)濕性和油水分布⑶潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)由于活性物質(zhì)的吸附，使巖石表面的潤(rùn)濕性發(fā)生改變的現(xiàn)象成為潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)。潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)程度與固體性質(zhì)、活性劑性質(zhì)及濃度有關(guān)。第19頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)油藏巖石的潤(rùn)濕性和油水分布2、儲(chǔ)層巖石的潤(rùn)濕性及其影響因素2.1油藏巖石親油、親水性的爭(zhēng)論：⑴巖石是親水的；⑵巖石是親油的；⑶實(shí)際油藏巖石既有親水的，也有親油的；⑷從微觀角度，還有斑狀潤(rùn)濕和混合潤(rùn)濕現(xiàn)象。第20頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)油藏巖石的潤(rùn)濕性和油水分布2、儲(chǔ)層巖石的潤(rùn)濕性及其影響因素2.1油藏巖石親油、親水性的爭(zhēng)論：第21頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)油藏巖石的潤(rùn)濕性和油水分布2、儲(chǔ)層巖石的潤(rùn)濕性及其影響因素2.2影響油藏巖石潤(rùn)濕的因素凡是影響油-固、水-固界面張力的因素都影響巖石的潤(rùn)濕性。第22頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)油藏巖石的潤(rùn)濕性和油水分布3、潤(rùn)濕滯后3.1定義：由于三相周界沿固體表面移動(dòng)的遲緩，而使?jié)櫇窠前l(fā)生改變的現(xiàn)象。第23頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)油藏巖石的潤(rùn)濕性和油水分布3.2影響潤(rùn)濕滯后的因素⑴與三相周界的移動(dòng)方向有關(guān)：靜潤(rùn)濕滯后：由于潤(rùn)濕次序不同而引起的潤(rùn)濕角改變的現(xiàn)象。第24頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)油藏巖石的潤(rùn)濕性和油水分布3.2影響潤(rùn)濕滯后的因素⑵與三相周界的移動(dòng)速度有關(guān)：動(dòng)潤(rùn)濕滯后：由于流體流動(dòng)速度引起的潤(rùn)濕角改變的現(xiàn)象。第25頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)油藏巖石的潤(rùn)濕性和油水分布3.2影響潤(rùn)濕滯后的因素⑶與固體表面的粗糙度及活性劑的吸附有關(guān)第26頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)油藏巖石的潤(rùn)濕性和油水分布4、巖石潤(rùn)濕性及界面張力的測(cè)定4.1直接法—測(cè)潤(rùn)濕角法⑴光學(xué)投影法注意：①礦物表面要十分光滑，要有足夠的穩(wěn)定時(shí)間。②用磨光的石英代表砂巖；用方解石代表碳酸巖。第27頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)油藏巖石的潤(rùn)濕性和油水分布⑵吊板法測(cè)界面張力及潤(rùn)濕角界面張力測(cè)定方法：液滴（或氣泡）最大壓力法、吊板法、懸滴法。第28頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)油藏巖石的潤(rùn)濕性和油水分布第29頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)油藏巖石的潤(rùn)濕性和油水分布4.2間接法—自吸法⑴自吸吸入法第30頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)油藏巖石的潤(rùn)濕性和油水分布4.2間接法—自吸法⑵自吸驅(qū)替法第31頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)油藏巖石的潤(rùn)濕性和油水分布4.2間接法—自吸法⑵自吸驅(qū)替法第32頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)油藏巖石的潤(rùn)濕性和油水分布5、油水在巖石孔道中的分布5.1分布規(guī)律第33頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)油藏巖石的潤(rùn)濕性和油水分布5.2油水在巖石孔隙中的流動(dòng)形態(tài)——渠道流第34頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)油藏巖石的潤(rùn)濕性和油水分布5.3水驅(qū)油過程：親水巖石：吸吮過程：濕相驅(qū)替非濕相的過程。第35頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)油藏巖石的潤(rùn)濕性和油水分布5.3水驅(qū)油過程：親油巖石：驅(qū)替過程：非濕相驅(qū)替濕相的過程。第36頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力1、毛管中的液體上升現(xiàn)象1.1毛管插入水中三相周界受力水柱受到向上及向下的力：毛管力第37頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力

毛管插入水中毛管力的大小=拉起h高的水柱產(chǎn)生的壓力

毛管插入油水界面處毛管力的大小=拉起h高的水柱產(chǎn)生的壓力－水柱受到的浮力第38頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力毛管中彎液面兩側(cè)非濕相與濕相的壓力差。毛管力：方向：指向彎液面凹側(cè)大小：液柱產(chǎn)生的壓力分析：①Pc與cosθ；②與σ成正比；③與r成反比。第39頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力Pc：是潤(rùn)濕張力與界面張力σ共同作用對(duì)其彎液面內(nèi)部產(chǎn)生的附加壓力。第40頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力1.3毛管力公式應(yīng)用⑴說明油藏中的油-水、油-氣界面不是一個(gè)平面，而是一個(gè)過渡帶。一般油-氣過渡帶很小，油-水過渡帶較大。第41頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力⑵若巖石親水，毛管力是水驅(qū)油的動(dòng)力，反之是水驅(qū)油的阻力。親水的裂縫性地層“間歇注水”原理？第42頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力2.任意曲面的附加壓力2.1定義式第43頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力⑴當(dāng)曲面為球面時(shí)第44頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力⑴當(dāng)曲面為柱面時(shí)第45頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力2.2任意彎液面附加阻力的應(yīng)用：珠泡欲在孔隙中流動(dòng)，由于彎液面變形產(chǎn)生的附加阻力：第46頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力當(dāng)珠泡在孔隙吼道處遇阻：賈敏效應(yīng)：液珠或氣泡通過孔隙吼道時(shí)，對(duì)液流產(chǎn)生的附加阻力。第47頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力賈敏效應(yīng)的利、害：⑴油井完井和井下作業(yè)中，由于賈敏效應(yīng)，使井的產(chǎn)量下降；⑵調(diào)剖堵水時(shí)，利用賈敏效應(yīng)，降低高滲透帶的滲透率。第48頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力3.巖石毛管力曲線的測(cè)定方法原理：巖石孔隙大小不同，可以看作大小不同的毛細(xì)管。巖心飽和濕相流體，當(dāng)巖心兩端壓差≥某毛管的毛管力時(shí)，非濕相便進(jìn)入該孔隙。毛管力曲線：毛管壓力與巖心中濕相（或非濕相）飽和度的關(guān)系曲線。常用方法：半滲隔板法、壓汞法和離心法。第49頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力3.1半滲隔板法a、常壓半滲隔板第50頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力b、高壓半滲隔板第51頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力3.2壓汞法原理：汞不潤(rùn)濕巖石，當(dāng)注入壓力高于某孔隙吼道的毛管力時(shí)，汞即進(jìn)入與該吼道相連通的孔隙中。第52頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力第53頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力第54頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力3.3離心法特點(diǎn)：測(cè)定速度快，所采用的流體又接近油藏實(shí)際。第55頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力3.4毛管力曲線的換算同一巖心用不同方法測(cè)得的毛管力曲線不同。第56頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力第57頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第58頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力5.毛管力曲線的分析5.1毛管力曲線的基本特征開始的陡峭段（ab）：隨壓力增加流體開始進(jìn)入巖石孔隙。中間平緩段（bc）：大部分非濕相在階段進(jìn)入巖心。末端上翹段（cd）：隨著壓力的升高，非濕相將進(jìn)入越來越細(xì)的孔隙吼道。第59頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力壓汞毛管力曲線特點(diǎn)：進(jìn)汞曲線始終位于退汞曲線的上方：⑴進(jìn)汞毛管力＞退汞毛管力⑵SHg退＞SHg進(jìn)第60頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力5.2毛管力曲線的特征參數(shù)閾壓PT：非濕相流體開始進(jìn)入巖心最大吼道的壓力。飽和度中值壓力Pc50：驅(qū)替毛管力曲線上，飽和度50%所對(duì)應(yīng)的毛管壓力。最小濕相飽和度Smin：隨驅(qū)替壓力升高，濕相飽和度也不再減小時(shí)的飽和度。第61頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力第62頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力6.毛管力曲線的應(yīng)用⑴可以確定巖石的最大孔隙半徑及主要孔道半徑⑵可以判斷巖石孔隙的均勻程度平緩段越長(zhǎng)，巖石孔隙越勻；平緩段越高，巖石主要孔隙半徑越小。第63頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力第64頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力6.毛管力曲線的應(yīng)用⑶確定巖石的孔隙大小分布第65頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力⑷用驅(qū)替和吸入過程毛管力曲線下包面積確定巖石的潤(rùn)濕性第66頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力⑸根據(jù)潤(rùn)濕指數(shù)和視潤(rùn)濕角判斷巖石的潤(rùn)濕性將一塊巖心分成兩半，一塊飽和油后用氣驅(qū)油；另一塊飽和水后用油驅(qū)水。分別測(cè)出閾壓PTog和PTwo。第67頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力①潤(rùn)濕指數(shù)W第68頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力②視潤(rùn)濕角θwo第69頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力⑹確定注入工作劑對(duì)儲(chǔ)層的損害程度或增產(chǎn)措施的效果第70頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力⑺確定油藏過渡帶內(nèi)流體飽和度的分布①計(jì)算水柱上升高度第71頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力②室內(nèi)毛管力與油藏條件下毛管力的轉(zhuǎn)換若室內(nèi)氣驅(qū)水：油藏中：第72頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力7.毛管力函數(shù)（又稱J（Sw）函數(shù)）用途：將已測(cè)巖心的毛管力曲線進(jìn)行平均，來反求未測(cè)巖心的毛管力曲線。第73頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力第74頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)油藏巖石的毛管力第75頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)飽和多相流體的巖石的滲流特征1.概念：⑴絕對(duì)滲透率：巖石被一種流體100%飽和時(shí)測(cè)得的滲透率。特點(diǎn)：與所用的流體無關(guān)，是巖石自身的屬性；條件：流體不與巖石發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)、線性滲流。第76頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)飽和多相流體的巖石的滲流特征第77頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)飽和多相流體的巖石的滲流特征⑵有效（相）滲透率：當(dāng)多相流體共存時(shí)，巖石讓其中一種流體通過的能力。第78頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)飽和多相流體的巖石的滲流特征有效滲透率特點(diǎn)：⑴有效滲透率與巖石自身的屬性、流體飽和度、潤(rùn)濕性有關(guān)。⑵Ko+Kw＜K⑶相對(duì)滲透率：有效滲透率與絕對(duì)滲透率的比值。特點(diǎn)：第79頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)飽和多相流體的巖石的滲流特征2.相對(duì)滲透率曲線及其影響因素2.1

相對(duì)滲透率曲線：相對(duì)滲透率與巖心中流體飽和度的關(guān)系曲線。A區(qū)：水不流動(dòng)區(qū)B區(qū)：油水共流區(qū)C區(qū)：油不流動(dòng)區(qū)第80頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)飽和多相流體的巖石的滲流特征第81頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)飽和多相流體的巖石的滲流特征2.2相對(duì)滲透率曲線的影響因素⑴潤(rùn)濕性的影響親水親油第82頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)飽和多相流體的巖石的滲流特征總之：只有巖石的潤(rùn)濕性沒有遭到破壞時(shí)，測(cè)得的滲透率才能代表油層的實(shí)際滲流狀況。第83頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)飽和多相流體的巖石的滲流特征⑵飽和順序的影響第84頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)飽和多相流體的巖石的滲流特征⑶巖石孔隙結(jié)構(gòu)的影響第85頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)飽和多相流體的巖