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第三章饱和多相流体的油藏岩石的渗流特性基本概念：1.相界面：互不相溶的两相之间的接触面。2.表面：两相中有一相为气相的界面。3.界面现象：发生在界面上的物理、化学现象。第三章饱和多相流体的油藏岩石的渗流特性问题：1.油藏中的油水界面是平面吗？2.油水在岩石孔隙中如何分布？3.为什么进行间歇注水？交替注水、注气？第一节油藏流体的界面张力1、两相界面的界面能：1.1定义界面层—从两相界面到分子力场达到平衡的分子层的厚度。界面能—界面层内分子比相内部分子多具有的那部分能量。第一节油藏流体的界面张力1、两相界面的界面能：1.2界面能特性：⑴界面能依存于两相界面。⑵界面能分布于整个界面层。第一节油藏流体的界面张力1.2界面能特性：⑶界面越大，界面能也越大；⑷界面能的大小与两相分子的极性有关。极性相近原则：极性相近的分子间引力大。⑸界面能与物质的相态有关系。U气—液＞U液—液第一节油藏流体的界面张力2、比界面能或界面张力2.1定义：定义1：界面单位面积上所具有的界面能。单位：第一节油藏流体的界面张力2、比界面能或界面张力定义2：作用于界面单位长度上的收缩力，亦称为界面张力。⑴用金属丝做成的框架，中间是肥皂膜：⑵圆形金属框内有一肥皂膜，中间放一不规则的纤维丝环：第一节油藏流体的界面张力2.2界面张力的作用方向：作用点：三相周界接触点作用方向：指向界面收缩的方向第一节油藏流体的界面张力2.3影响界面张力的因素凡是影响分子间作用力的因素都影响界面张力。⑴物质的成分；⑵物质的相态；⑶两物质的极性；⑷温度、压力等。2.3.1影响油气界面张力的因素：⑴温度：P一定，温度↑界面张力↓温度↑液体分子间距离↑分子间引力↓，F净↓。第一节油藏流体的界面张力⑵压力：温度一定，P↑界面张力↓⑶溶解气Rs：油中溶解气量增加，油气界面张力↓第一节油藏流体的界面张力2.3.2影响油水界面张力的因素油、水组成、油中活性物质的多少，p、t及溶解气的多少等。一般油越重，δ油—水越大，Rs↑t↑δ油—水↓第一节油藏流体的界面张力3、吸附作用吸附：把溶于两相系统中的物质，在相界面浓集的现象。第一节油藏流体的界面张力比吸附：单位面积界面层中溶质多余的物质的量（mol数）。吸附符合“极性均衡”原则：A的极性＞B的极性＞C的极性，则B吸附与A、C两相之间。第一节油藏流体的界面张力比吸附、界面张力与活性剂浓度的关系第一节油藏流体的界面张力第一节小结1、两相界面的界面能：2、比界面能或界面张力界面张力的作用方向3.吸附作用第二节油藏岩石的润湿性和油水分布1、润湿的概念⑴润湿：指液体在分子力作用下在固体表面的流散现象。⑵润湿角θ：过三相周界点，作液滴表面的切线，切线与固体表面的夹角即为润湿角。对于油水系统，一般从水的那边算起：第二节油藏岩石的润湿性和油水分布第二节油藏岩石的润湿性和油水分布⑶附着张力（或润湿张力）润湿的实质：固体表面能的减小。润湿的规律：固液两相极性差越小，液体越能润湿固体。第二节油藏岩石的润湿性和油水分布⑶润湿反转由于活性物质的吸附，使岩石表面的润湿性发生改变的现象成为润湿反转。润湿反转程度与固体性质、活性剂性质及浓度有关。第二节油藏岩石的润湿性和油水分布2、储层岩石的润湿性及其影响因素2.1油藏岩石亲油、亲水性的争论：⑴岩石是亲水的；⑵岩石是亲油的；⑶实际油藏岩石既有亲水的，也有亲油的；⑷从微观角度，还有斑状润湿和混合润湿现象。第二节油藏岩石的润湿性和油水分布2、储层岩石的润湿性及其影响因素2.1油藏岩石亲油、亲水性的争论：第二节油藏岩石的润湿性和油水分布2、储层岩石的润湿性及其影响因素2.2影响油藏岩石润湿的因素凡是影响油-固、水-固界面张力的因素都影响岩石的润湿性。第二节油藏岩石的润湿性和油水分布3、润湿滞后3.1定义：由于三相周界沿固体表面移动的迟缓，而使润湿角发生改变的现象。第二节油藏岩石的润湿性和油水分布3.2影响润湿滞后的因素⑴与三相周界的移动方向有关：静润湿滞后：由于润湿次序不同而引起的润湿角改变的现象。第二节油藏岩石的润湿性和油水分布3.2影响润湿滞后的因素⑵与三相周界的移动速度有关：动润湿滞后：由于流体流动速度引起的润湿角改变的现象。第二节油藏岩石的润湿性和油水分布3.2影响润湿滞后的因素⑶与固体表面的粗糙度及活性剂的吸附有关第二节油藏岩石的润湿性和油水分布4、岩石润湿性及界面张力的测定4.1直接法—测润湿角法⑴光学投影法注意：①矿物表面要十分光滑，要有足够的稳定时间。②用磨光的石英代表砂岩；用方解石代表碳酸岩。第二节油藏岩石的润湿性和油水分布⑵吊板法测界面张力及润湿角界面张力测定方法：液滴（或气泡）最大压力法、吊板法、悬滴法。第二节油藏岩石的润湿性和油水分布第二节油藏岩石的润湿性和油水分布4.2间接法—自吸法⑴自吸吸入法第二节油藏岩石的润湿性和油水分布4.2间接法—自吸法⑵自吸驱替法第二节油藏岩石的润湿性和油水分布4.2间接法—自吸法⑵自吸驱替法第二节油藏岩石的润湿性和油水分布5、油水在岩石孔道中的分布5.1分布规律第二节油藏岩石的润湿性和油水分布5.2油水在岩石孔隙中的流动形态——渠道流第二节油藏岩石的润湿性和油水分布5.3水驱油过程：亲水岩石：吸吮过程：湿相驱替非湿相的过程。第二节油藏岩石的润湿性和油水分布5.3水驱油过程：亲油岩石：驱替过程：非湿相驱替湿相的过程。第三节油藏岩石的毛管力1、毛管中的液体上升现象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：毛管力第三节油藏岩石的毛管力◇毛管插入水中毛管力的大小=拉起h高的水柱产生的压力◇毛管插入油水界面处毛管力的大小=拉起h高的水柱产生的压力－水柱受到的浮力第三节油藏岩石的毛管力毛管中弯液面两侧非湿相与湿相的压力差。毛管力：方向：指向弯液面凹侧大小：液柱产生的压力分析：①Pc与cosθ；②与σ成正比；③与r成反比。第三节油藏岩石的毛管力Pc：是润湿张力与界面张力σ共同作用对其弯液面内部产生的附加压力。第三节油藏岩石的毛管力1.3毛管力公式应用⑴说明油藏中的油-水、油-气界面不是一个平面，而是一个过渡带。一般油-气过渡带很小，油-水过渡带较大。第三节油藏岩石的毛管力⑵若岩石亲水，毛管力是水驱油的动力，反之是水驱油的阻力。亲水的裂缝性地层“间歇注水”原理？第三节油藏岩石的毛管力2.任意曲面的附加压力2.1定义式第三节油藏岩石的毛管力⑴当曲面为球面时第三节油藏岩石的毛管力⑴当曲面为柱面时第三节油藏岩石的毛管力2.2任意弯液面附加阻力的应用：珠泡欲在孔隙中流动，由于弯液面变形产生的附加阻力：第三节油藏岩石的毛管力当珠泡在孔隙吼道处遇阻：贾敏效应：液珠或气泡通过孔隙吼道时，对液流产生的附加阻力。第三节油藏岩石的毛管力贾敏效应的利、害：⑴油井完井和井下作业中，由于贾敏效应，使井的产量下降；⑵调剖堵水时，利用贾敏效应，降低高渗透带的渗透率。第三节油藏岩石的毛管力3.岩石毛管力曲线的测定方法原理：岩石孔隙大小不同，可以看作大小不同的毛细管。岩心饱和湿相流体，当岩心两端压差≥某毛管的毛管力时，非湿相便进入该孔隙。毛管力曲线：毛管压力与岩心中湿相（或非湿相）饱和度的关系曲线。常用方法：半渗隔板法、压汞法和离心法。第三节油藏岩石的毛管力3.1半渗隔板法a、常压半渗隔板第三节油藏岩石的毛管力b、高压半渗隔板第三节油藏岩石的毛管力3.2压汞法原理：汞不润湿岩石，当注入压力高于某孔隙吼道的毛管力时，汞即进入与该吼道相连通的孔隙中。第三节油藏岩石的毛管力第三节油藏岩石的毛管力第三节油藏岩石的毛管力3.3离心法特点：测定速度快，所采用的流体又接近油藏实际。第三节油藏岩石的毛管力3.4毛管力曲线的换算同一岩心用不同方法测得的毛管力曲线不同。第三节油藏岩石的毛管力第三节油藏岩石的毛管力5.毛管力曲线的分析5.1毛管力曲线的基本特征开始的陡峭段（ab）：随压力增加流体开始进入岩石孔隙。中间平缓段（bc）：大部分非湿相在阶段进入岩心。末端上翘段（cd）：随着压力的升高，非湿相将进入越来越细的孔隙吼道。第三节油藏岩石的毛管力压汞毛管力曲线特点：进汞曲线始终位于退汞曲线的上方：⑴进汞毛管力＞退汞毛管力⑵SHg退＞SHg进第三节油藏岩石的毛管力5.2毛管力曲线的特征参数阈压PT：非湿相流体开始进入岩心最大吼道的压力。饱和度中值压力Pc50：驱替毛管力曲线上，饱和度50%所对应的毛管压力。最小湿相饱和度Smin：随驱替压力升高，湿相饱和度也不再减小时的饱和度。第三节油藏岩石的毛管力第三节油藏岩石的毛管力6.毛管力曲线的应用⑴可以确定岩石的最大孔隙半径及主要孔道半径⑵可以判断岩石孔隙的均匀程度平缓段越长，岩石孔隙越匀；平缓段越高，岩石主要孔隙半径越小。第三节油藏岩石的毛管力第三节油藏岩石的毛管力6.毛管力曲线的应用⑶确定岩石的孔隙大小分布第三节油藏岩石的毛管力⑷用驱替和吸入过程毛管力曲线下包面积确定岩石的润湿性第三节油藏岩石的毛管力⑸根据润湿指数和视润湿角判断岩石的润湿性将一块岩心分成两半，一块饱和油后用气驱油；另一块饱和水后用油驱水。分别测出阈压PTog和PTwo。第三节油藏岩石的毛管力①润湿指数W第三节油藏岩石的毛管力②视润湿角θwo第三节油藏岩石的毛管力⑹确定注入工作剂对储层的损害程度或增产措施的效果第三节油藏岩石的毛管力⑺确定油藏过渡带内流体饱和度的分布①计算水柱上升高度第三节油藏岩石的毛管力②室内毛管力与油藏条件下毛管力的转换若室内气驱水：油藏中：第三节油藏岩石的毛管力7.毛管力函数（又称J（Sw）函数）用途：将已测岩心的毛管力曲线进行平均，来反求未测岩心的毛管力曲线。第三节油藏岩石的毛管力第三节油藏岩石的毛管力第四节饱和多相流体的岩石的渗流特征1.概念：⑴绝对渗透率：岩石被一种流体100%饱和时测得的渗透率。特点：与所用的流体无关，是岩石自身的属性；条件：流体不与岩石发生物理化学反应、线性渗流。第四节饱和多相流体的岩石的渗流特征第四节饱和多相流体的岩石的渗流特征⑵有效（相）渗透率：当多相流体共存时，岩石让其中一种流体通过的能力。第四节饱和多相流体的岩石的渗流特征有效渗透率特点：⑴有效渗透率与岩石自身的属性、流体饱和度、润湿性有关。⑵Ko+Kw＜K⑶相对渗透率：有效渗透率与绝对渗透率的比值。特点：第四节饱和多相流体的岩石的渗流特征2.相对渗透率曲线及其影响因素2.1相对渗透率曲线：相对渗透率与岩心中流体饱和度的关系曲线。A区：水不流动区B区：油水共流区C区：油不流动区第四节饱和多相流体的岩石的渗流特征第四节饱和多相流体的岩石的渗流特征2.2相对渗透率曲线的影响因素⑴润湿性的影响亲水亲油第四节饱和多相流体的岩石的渗流特征总之：只有岩石的润湿性没有遭到破坏时，测得的渗透率才能代表油层的实际渗流状况。第四节饱和多相流体的岩石的渗流特征⑵饱和顺序的影响第四节饱和多相流体的岩石的渗流特征⑶岩石孔隙结构的影响第四节饱和多相流体的岩石的渗流特征⑷温度的影响温度增加，岩石亲水性增强。第四节饱和多相流体的岩石的渗流特征3.相对渗透率曲线的测定第四节饱和多相流体的岩石的渗流特征3.1稳定法⑴步骤：第四节饱和多相流体的岩石的渗流特征⑵末端效应（endeffect)末端效应：是多孔介质中两相流动在出口末端的一种毛管效应。特点：⑴距离多孔介质出口末端一定距离内湿相饱和度过高。末端效应的范围：一般只限于出口端2厘米左右。消除方法：⑴提高流速；⑵三段岩心法。稳定法特点：测定时间长。第四节饱和多相流体的岩石的渗流特征3.2不稳定法贝克莱-列维尔特驱油机理：第四节饱和多相流体的岩石的渗流特征4.相对渗透率曲线的应用4.1计算产水率：油水同产时，产水量在总液量中所占的体积百分数。单向流：油、水的流度第四节饱和多相流体的岩石的渗流特征fw~Sw的关系：第四节饱和多相流体的岩石的渗流特征4.2确定自由水面位置第四节饱和多相流体的岩石的渗流特征4.2确定自由水面位置第四节饱和多相流体的岩石的渗流特征第四节饱和多相流体的岩石的渗流特征