第三章第三节-油藏岩石的毛管力课件

1第三第三节节 油藏岩石的毛管力油藏岩石的毛管力一、弯液面在毛细管中上升的现象一、弯液面在毛细管中上升的现象毛管力2 水在毛细管内上升至一定高度水在毛细管内上升至一定高度h h，是毛细管，是毛细管管壁对水的附着张力与毛细管中液柱的重力平衡的结管壁对水的附着张力与毛细管中液柱的重力平衡的结果。果。(1)(1)由表面张力推导毛管力公式由表面张力推导毛管力公式1.1.玻璃毛细管和水玻璃毛细管和水-气系统气系统 3作用于三相周界上的各个界面张力之间的关系：作用于三相周界上的各个界面张力之间的关系：附着张力附着张力A A则：则：附着张力是固体对水柱产生的作用于单位长度三附着张力是固体对水柱产生的作用于单位长度三相周界上的拉力相周界上的拉力,其大小等于水的表面张力在垂直其大小等于水的表面张力在垂直方向的分力。方向的分力。4(1)(1)由流体力学推导毛管力公式由流体力学推导毛管力公式根据根据U U形管原理：形管原理：P PA A=P=PA A=P=Pa a；设设:弯液面内侧弯液面内侧BB点压力为点压力为P PB B；弯液面外侧的；弯液面外侧的B B点压力为点压力为P PB B；水面上水面上AA点压力为点压力为P PA A，毛细管中，毛细管中A A点的压力为点的压力为P PA A；P PB B=P=Pa a(大气压力大气压力)、P PA A=P=Pa a(大气压力大气压力)；则则而而毛管力毛管力5P PC C为为毛细管压力毛细管压力(简称毛管力简称毛管力),),它的它的物理意义：物理意义：毛细管中弯液面两侧两种流体毛细管中弯液面两侧两种流体(非湿相流体非湿相流体与湿相流体与湿相流体)的压力差的压力差,是附着张力是附着张力A A与界面张力与界面张力平衡时在弯液面上产生的平衡时在弯液面上产生的附加附加压力。压力。毛管力的毛管力的大小大小等于毛细管中水柱的重力；等于毛细管中水柱的重力；方向方向指向弯液面内侧指向弯液面内侧(毛管力的作用使弯液面两侧毛管力的作用使弯液面两侧的非湿相流体的压力高于湿相流体的压力的非湿相流体的压力高于湿相流体的压力)。62.2.玻璃毛细管和油玻璃毛细管和油-水系统水系统 又所以所以7归纳如下：归纳如下：(1)(1)毛管力毛管力P Pc c与与coscos成正比成正比,9090,毛管亲水，毛管亲水，P Pc c为为正值正值,弯液面上升；弯液面上升；9090,毛管憎水毛管憎水(亲油亲油)，P Pc c为负为负值值,弯液面下降。弯液面下降。(2)(2)毛管力毛管力P Pc c和和两相界面的界面张力两相界面的界面张力成正比成正比；(3)(3)毛管力毛管力P Pc c和和毛管半径毛管半径r r成反比成反比,毛管半径越小毛管半径越小,毛管力毛管力则越大则越大,毛管中弯液面上升毛管中弯液面上升(或下降或下降)高度越大。高度越大。8二、毛管力公式的应用二、毛管力公式的应用1.1.油藏中流体界面是过渡带油藏中流体界面是过渡带对于对于气气-液液界面界面：对于对于油油-水水界面界面：过渡带高度取决于最细的毛管中的油过渡带高度取决于最细的毛管中的油(或水或水)柱的上升高度柱的上升高度。因为因为w w-o oo o,所以所以油油-水过渡带比气水过渡带比气-液过渡带宽液过渡带宽,且油越稠，且油越稠，w w-o o越小越小,油水过渡带越宽。油水过渡带越宽。ogog很小很小,故故气气-液过渡带高度较小液过渡带高度较小。9 当毛管倾斜时当毛管倾斜时,水沿毛水沿毛管上升管上升,但垂直高度不变；当毛但垂直高度不变；当毛管水平放置时管水平放置时,毛管力则成为水毛管力则成为水驱油的动力。若岩石亲油驱油的动力。若岩石亲油,毛管毛管力将阻止水进入毛管力将阻止水进入毛管,从而成为从而成为水驱油的阻力。水驱油的阻力。2.2.岩石亲水岩石亲水,毛管力是水驱油的动力毛管力是水驱油的动力,否否则毛管力是水驱油的阻力。则毛管力是水驱油的阻力。3.3.判断岩石的润湿性判断岩石的润湿性 岩石自动吸入流体的能力与毛管力的大小、方岩石自动吸入流体的能力与毛管力的大小、方向有关。向有关。毛管力的方向毛管力的方向主要主要受控于受控于流体对岩石的流体对岩石的选选择性润湿。择性润湿。10三、任意曲面的附加压力三、任意曲面的附加压力拉普拉斯方程：拉普拉斯方程：P Pc c 曲面的附加压力曲面的附加压力(压强压强)；两相流体的界面张力；两相流体的界面张力；R R1 1、R R2 2任意曲面的两个主曲率半任意曲面的两个主曲率半径。径。111.1.不规则曲面的附加压力不规则曲面的附加压力（1 1）球面的附加压力）球面的附加压力 过毛管轴心线过毛管轴心线,用两用两垂直相交的平面截得的两相垂直相交的平面截得的两相流体界面均为球面流体界面均为球面,曲率半曲率半径相同径相同,即即 R R1 1=R=R2 2=R=R；则：则：由由 ：12（2 2）柱面的附加压力柱面的附加压力 等直径毛管中有一液等直径毛管中有一液珠珠(或气泡或气泡),),其与管壁间的接其与管壁间的接触面为柱面触面为柱面,过毛管中心线过毛管中心线,用用两垂直相交的平面截得界面的两垂直相交的平面截得界面的形状一个为圆形状一个为圆,其曲率半径其曲率半径R R1 1=r=r(r-(r-毛管半径毛管半径)；另一个为；另一个为直线直线(柱面柱面),),曲率半径曲率半径R R2 2=,=,13 对对于于裂裂缝缝性性油油气气藏藏,处处于于两两平平行行裂裂缝缝壁壁之之间间的的油油-气气、油油-水界面就是柱面。水界面就是柱面。设缝宽为设缝宽为W,W,缝中弯液面缝中弯液面的主曲率半径分别为的主曲率半径分别为R R1 1、R R2 2(R(R2 2=)=)；由由：裂缝宽度越小裂缝宽度越小,毛管力越大。毛管力越大。14（3 3）断面渐变毛管的附加压力断面渐变毛管的附加压力因此，圆锥形毛细管中弯液面的因此，圆锥形毛细管中弯液面的附加压力附加压力为：为：毛细管毛细管粗端粗端弯液面弯液面的的曲率半径曲率半径为：为：细端细端弯液面弯液面曲率半径曲率半径为：为：式中式中 管壁与管中心线的夹角管壁与管中心线的夹角,即即锥角之半；锥角之半；15 2 2.任意曲面附加压力的应用任意曲面附加压力的应用 由于油藏岩石孔隙存在弯液面的附加压力由于油藏岩石孔隙存在弯液面的附加压力,使使液珠或气泡在孔隙中静止及流动时均产生附加压力。液珠或气泡在孔隙中静止及流动时均产生附加压力。（1 1）等直径毛管孔道中液珠或气泡的毛管效应等直径毛管孔道中液珠或气泡的毛管效应由柱面产生的毛管力：由柱面产生的毛管力：液珠或气泡静止时：液珠或气泡静止时：由球形弯液面产生毛由球形弯液面产生毛管力为：管力为：16 由于压强的传递作用由于压强的传递作用,球形弯液面的毛管力球形弯液面的毛管力P Pc c施于管壁施于管壁,柱面的毛管力柱面的毛管力P Pc c与其相反与其相反,故静态故静态时管壁液膜所受的净压力为：时管壁液膜所受的净压力为：上式表明：油上式表明：油-水水(或油或油-气气)的界面张力越大的界面张力越大,毛管半径越小毛管半径越小,施加于管壁液膜的净压力越大施加于管壁液膜的净压力越大,液膜液膜达到平衡前其厚度减小的也越快。管壁液膜具有反达到平衡前其厚度减小的也越快。管壁液膜具有反常的特性常的特性-高粘度和高强度高粘度和高强度,欲使珠泡在孔道中流动欲使珠泡在孔道中流动,必须克服必须克服P Pc1c1及反常膜的高粘度所产生的摩擦阻力。及反常膜的高粘度所产生的摩擦阻力。17（2 2）当当液珠或气泡在两差的液珠或气泡在两差的作用下作用下,克服上述摩擦阻力欲克服上述摩擦阻力欲在孔隙中流动时在孔隙中流动时,由于由于润湿滞润湿滞后后,弯液面发生变形弯液面发生变形,产生第产生第二种毛管阻力二种毛管阻力P P c2 c2,即：即：当珠泡两端压差克服了上述两种阻力以及液膜当珠泡两端压差克服了上述两种阻力以及液膜阻力后阻力后,珠泡才能流动。珠泡才能流动。18液珠或气泡通过孔隙液珠或气泡通过孔隙喉道时喉道时,产生的附加阻产生的附加阻力称为力称为贾敏效应贾敏效应。钻井液、完井液、压井液：钻井液、完井液、压井液：失水时对油流向失水时对油流向井造成阻力。井造成阻力。调剖堵水：调剖堵水：封堵大孔道、调整流体渗流剖封堵大孔道、调整流体渗流剖面，通过增加驱替液的波及体积来提高原油采收率。面，通过增加驱替液的波及体积来提高原油采收率。（3 3）贾敏效应贾敏效应19 3.3.毛毛 细细 管管 滞滞 后后 现现 象象毛细管滞后现象与润湿毛细管滞后现象与润湿滞后及孔隙几何形态有滞后及孔隙几何形态有关：关：(1)(1)润湿滞后润湿滞后引起毛细管引起毛细管滞后滞后(2)(2)毛细管半径突变毛细管半径突变引起引起毛细管滞后毛细管滞后(3)(3)毛细管半径渐变毛细管半径渐变引起引起 毛细管滞后毛细管滞后毛细管中吸入液柱高度小毛细管中吸入液柱高度小于驱替液柱高度的现象叫于驱替液柱高度的现象叫做毛细管滞后现象。做毛细管滞后现象。20四、岩石毛管力曲线的测定方法四、岩石毛管力曲线的测定方法1.1.半渗隔板半渗隔板法法优点：优点：比较接近油藏实际情况比较接近油藏实际情况,测量精度较高测量精度较高,可以作为其它方法的对比标准。可以作为其它方法的对比标准。缺点：缺点：测试时间长测试时间长,测定压力范围小测定压力范围小,不适合低不适合低渗岩石。渗岩石。半渗隔板法半渗隔板法压汞法压汞法离心法离心法基本原理：基本原理：岩心饱和湿相流体岩心饱和湿相流体,当外加压力克服当外加压力克服某毛管喉道的毛管力时某毛管喉道的毛管力时,非湿相进入该孔隙非湿相进入该孔隙,将将其中的湿相驱出。其中的湿相驱出。21 半渗隔板法测毛管力曲线装置示意图半渗隔板法测毛管力曲线装置示意图222.2.压汞法压汞法特点：特点：测定压力范围大、测定速度快测定压力范围大、测定速度快,适合于适合于高、中、低渗透率岩石。高、中、低渗透率岩石。缺点：缺点：非湿相是水银非湿相是水银,与油藏实际流体相差较与油藏实际流体相差较大大,并且水银有毒并且水银有毒,岩样被污染而不能重复使用岩样被污染而不能重复使用,操作也不安全。操作也不安全。其中：其中：23压汞法法测毛管力曲线仪器简图压汞法法测毛管力曲线仪器简图24252.2.离心法离心法优点：优点：兼有半渗隔板法和压汞法两者的优点兼有半渗隔板法和压汞法两者的优点,测测定速度快定速度快,所采用的流体又接近油藏实际所采用的流体又接近油藏实际,所测得所测得的毛管力曲线与半渗隔板法测的曲线吻合较好。的毛管力曲线与半渗隔板法测的曲线吻合较好。原理：原理：利用离心机产生的离心力代替外加的排利用离心机产生的离心力代替外加的排驱压力实现非湿相驱替湿相过程的一种测量毛驱压力实现非湿相驱替湿相过程的一种测量毛管力的方法。管力的方法。缺点：缺点：测试压力范围较小测试压力范围较小(一般排驱压力只能一般排驱压力只能达到几个兆帕达到几个兆帕)；设备较复杂；设备较复杂,数据处理量大。数据处理量大。26进行毛管力资料换算的原因：进行毛管力资料换算的原因：(1)(1)不同测定方法不同测定方法,使用不同流体使用不同流体,由于界面由于界面张力及润湿性的差异张力及润湿性的差异,测得的毛管力不同；测得的毛管力不同；(2)(2)相同的流体在室内和油藏条件下的界面相同的流体在室内和油藏条件下的界面张力及其对岩样润湿性不同张力及其对岩样润湿性不同,其毛管力也不其毛管力也不同。同。压汞法压汞法 半半渗隔板法渗隔板法:2728五、岩石毛管力曲线的基本特征五、岩石毛管力曲线的基本特征1.1.毛管力曲线的基本特征毛管力曲线的基本特征 初始段初始段:随压力的增加随压力的增加,非湿相饱和度缓慢增非湿相饱和度缓慢增加。加。表面孔或较大的缝隙表面孔或较大的缝隙 中间平缓段越长中间平缓段越长,说明岩石喉道的分布说明岩石喉道的分布越集中越集中,分选越好。平缓段分选越好。平缓段位置位置越靠下越靠下,说明说明岩石主要喉道半径越大。岩石主要喉道半径越大。中间平缓段中间平缓段主要的进液段主要的进液段29 随着压力的升高随着压力的升高,非湿相非湿相将进入越来越细的将进入越来越细的孔隙喉道孔隙喉道,但进入速度越来但进入速度越来越小越小,最后曲线与纵坐标轴最后曲线与纵坐标轴几乎平行几乎平行,即压力再增加即压力再增加,非湿相非湿相不再进入岩样。不再进入岩样。末端上翘段末端上翘段:30 通过非湿相流体排驱湿相流体通过非湿相流体排驱湿相流体过程测得的毛管力曲线称为过程测得的毛管力曲线称为驱替曲线驱替曲线；通过湿相流体排驱非湿相流体过通过湿相流体排驱非湿相流体过程测得毛管力曲线称为程测得毛管力曲线称为吸吮吸吮(入入)线线。吸入曲线始终位于驱替曲吸入曲线始终位于驱替曲线的下方。线的下方。312.2.毛管力曲线的特征参数毛管力曲线的特征参数 非湿相流体开始进入非湿相流体开始进入岩心中最大喉道的压力或非湿相岩心中最大喉道的压力或非湿相开始进入岩心的最小压力开始进入岩心的最小压力P PT T称为称为阈压阈压,或或“入口压力入口压力”或或“门坎门坎压力压力”。(1)(1)阈压阈压P PT T最大喉道半径最大喉道半径r rmaxmax 渗透性好的岩石渗透性好的岩石,阈压均阈压均比较低；反之比较低；反之,阈压比较大。阈压比较大。32(2)(2)饱和度中值压力饱和度中值压力P Pc50c50 指驱替毛管力曲线指驱替毛管力曲线上非湿相饱和度为上非湿相饱和度为50%50%时对应时对应的毛管压力的毛管压力,简称简称中值压力中值压力。中值半径中值半径r r5050 因为岩石的孔隙分布接近正态分布因为岩石的孔隙分布接近正态分布,所以所以r r5050可定性地视为岩石的可定性地视为岩石的平均喉道半径平均喉道半径的大小。的大小。岩石物性越好岩石物性越好,P Pc50c50越低越低,r r5050越大；物性差的越大；物性差的岩石岩石,P Pc50c50很高很高,甚至在毛管力曲线上读不出来甚至在毛管力曲线上读不出来(曲线曲线上非湿相饱和度小于上非湿相饱和度小于50%50%)。33 当驱替压力达到一定值当驱替压力达到一定值后后,压力再升高压力再升高,湿相饱和度也不湿相饱和度也不再减小，毛管力曲线与纵轴几乎再减小，毛管力曲线与纵轴几乎平行平行,此时岩心中的湿相饱和度此时岩心中的湿相饱和度称为称为最小湿相饱和度最小湿相饱和度S Sminmin。(3)(3)最小湿相饱和度最小湿相饱和度S Sminmin 对于亲水岩石对于亲水岩石,S Sminmin相当于岩石的相当于岩石的束缚水饱束缚水饱度度。湿相饱和度湿相饱和度S Sminmin越小，表明岩石含油饱和度越大。越小，表明岩石含油饱和度越大。典型毛管力曲线典型毛管力曲线34 退汞曲线退汞曲线：压力接近零时岩：压力接近零时岩心中的含汞饱和度称为心中的含汞饱和度称为最小含汞饱最小含汞饱和度和度S SKpminKpmin(相当于亲水油藏水驱后相当于亲水油藏水驱后的残余油饱和度的残余油饱和度)。退汞效率退汞效率W WE E相当于相当于强亲水油藏的水驱采收率。强亲水油藏的水驱采收率。(4)(4)退汞效率退汞效率W WE E 进汞曲线：进汞曲线：最高压力点对应的最高压力点对应的岩心中的含汞饱和度称为最大含汞饱岩心中的含汞饱和度称为最大含汞饱和度和度S Skpmaxkpmax(相当于强亲水油藏的原始相当于强亲水油藏的原始含油饱和度含油饱和度)退汞效率退汞效率W WE E：典型毛管力曲线典型毛管力曲线353.3.裂缝油藏毛管力曲线特征裂缝油藏毛管力曲线特征双重介质岩石的毛管压力曲线双重介质岩石的毛管压力曲线36可编辑37六、毛管力曲线的应用六、毛管力曲线的应用 描述储层特征的主要参数：描述储层特征的主要参数：束缚水饱和度、残束缚水饱和度、残余油饱和度、孔隙度、绝对渗透率、相对渗透率、岩余油饱和度、孔隙度、绝对渗透率、相对渗透率、岩石润湿性、岩石比面及孔隙喉道大小分布石润湿性、岩石比面及孔隙喉道大小分布1.1.岩石储集性能评岩石储集性能评价价 毛管力曲线的形态主要受毛管力曲线的形态主要受孔隙喉道孔隙喉道的的分选分选性性及及喉道大小喉道大小控制。控制。分选性分选性是指岩石孔隙喉道的几何尺寸大小的是指岩石孔隙喉道的几何尺寸大小的分散分散(或集中或集中)程度。岩石孔隙喉道的几何尺寸越集程度。岩石孔隙喉道的几何尺寸越集中中,则分选性越好，对应的毛管力曲线的中间平缓段则分选性越好，对应的毛管力曲线的中间平缓段越长；越长；喉道喉道半径越大半径越大,对应的毛管力曲线的中间平缓对应的毛管力曲线的中间平缓段位置越低。段位置越低。38六种类型的简化毛管压力曲线六种类型的简化毛管压力曲线392.2.研究岩石的孔隙结构研究岩石的孔隙结构(1)(1)确定岩石的最大孔喉确定岩石的最大孔喉半径及主要孔喉大小半径及主要孔喉大小。(2)(2)定量评价孔隙喉定量评价孔隙喉道的分布道的分布压汞毛管力曲线及压汞毛管力曲线及孔隙大小分布曲线孔隙大小分布曲线403 3.判断岩石的润湿性判断岩石的润湿性 具体做法：具体做法：将饱和水的岩样放到离心机上依将饱和水的岩样放到离心机上依次做油驱水、水驱油及二次油驱水实验次做油驱水、水驱油及二次油驱水实验,测出相应的测出相应的毛管力曲线，比较水驱油和二次油驱水曲线的下包毛管力曲线，比较水驱油和二次油驱水曲线的下包面积，面积小的为润湿相驱替非润湿相。面积，面积小的为润湿相驱替非润湿相。A1A2 亲水亲水A1A2 亲油亲油唐纳森唐纳森方法方法41润湿指数润湿指数W W和和视润湿角视润湿角 实验方法：实验方法：将一块岩心一分为二将一块岩心一分为二,一一块饱和油后测定空气驱油的毛管力块饱和油后测定空气驱油的毛管力,另一块饱另一块饱和水后测定油驱水毛管力。得到两条毛管力和水后测定油驱水毛管力。得到两条毛管力曲线曲线,分别求出两条毛管力曲线的阈压分别求出两条毛管力曲线的阈压P PTogTog和和P PTwoTwo，按以下指标判断岩石的润湿性。，按以下指标判断岩石的润湿性。(1)(1)润湿润湿指数指数W W 式中式中 wowo和和ogog分别为岩样与油分别为岩样与油-水、油水、油-气系统中水和气系统中水和油的润湿角；油的润湿角；P PTogTog和和P PTwoTwo分别为气进入已饱和油的岩样和油进入已饱分别为气进入已饱和油的岩样和油进入已饱和水的岩样的阈压；和水的岩样的阈压；ogog和和wowo分别为油分别为油-气和油气和油-水两相界面的界面张力。水两相界面的界面张力。42 (2)(2)视润湿角视润湿角 视接触角视接触角wowo越接近越接近0 0岩石越水湿岩石越水湿,越接近越接近9090岩石越油湿。岩石越油湿。W W称为润湿指数，物理意义是：称为润湿指数，物理意义是：以油以油-空空气系统油润湿岩石能力为标准气系统油润湿岩石能力为标准,比较水比较水-油系统水油系统水润湿岩石的能力。润湿岩石的能力。W=1W=1 水完全润湿岩石水完全润湿岩石 W=0W=0 油完全润湿岩石油完全润湿岩石434.4.确定注入工作剂对储层的损害程度或确定注入工作剂对储层的损害程度或增产措施的效果增产措施的效果 通过对比岩石在接触工作液前后毛管力曲线的特征变化通过对比岩石在接触工作液前后毛管力曲线的特征变化,可判断油层是否受到伤害以及评价增产措施是否有效。可判断油层是否受到伤害以及评价增产措施是否有效。445.5.水驱油水驱油(或气驱油或气驱油)过程中任一饱和度过程中任一饱和度 面上油面上油-水水(或气或气)相间的压力差相间的压力差 油藏中水驱油油藏中水驱油(或气驱油或气驱油)时时,岩石中的流岩石中的流体分布及驱替过程与毛管力测定过程相似。因此体分布及驱替过程与毛管力测定过程相似。因此,任一饱和度面上任一饱和度面上,油水油水(或气或气)相间的压力差相间的压力差(即毛即毛管力管力)可直接由相应条件下的毛管力曲线查得。可直接由相应条件下的毛管力曲线查得。油藏工程计算中常用此法确定任一饱和度面油藏工程计算中常用此法确定任一饱和度面上油水上油水(或气或气)相间的压力差。相间的压力差。456.6.油藏过渡带内流体饱和度的分布油藏过渡带内流体饱和度的分布自由水面自由水面 P Pc c=0=0 100%100%含水面含水面 P Pc c=P=PT T100%100%产水面产水面 P Pc c=P=Pcsorcsor46七、毛管力函数（七、毛管力函数（J J函数）函数）1.J(Sw)1.J(Sw)函数表达式函数表达式 式中式中 J(SJ(Sw w)无因次；无因次；P Pc c毛管压力毛管压力,MPa;,MPa;界面张力界面张力,mN/m;,mN/m;润湿角润湿角,(,()；K K渗透率渗透率,m,m2 2；S Sw w湿相饱和度湿相饱和度,f,f。当当K K的单位用的单位用1010-3-3mm2 2时时 47毛管力曲线标准化的含水毛管力曲线标准化的含水饱和度可表示为：饱和度可表示为：对压汞毛管力曲线对压汞毛管力曲线:利用标准化的湿相饱和度利用标准化的湿相饱和度,压汞毛管力曲线的压汞毛管力曲线的J J函数为：函数为：48 对于具有不同对于具有不同K K和和岩样的毛管力曲线岩样的毛管力曲线,用上用上式进行标准化处理式进行标准化处理(以以S SwDwD为横坐标，为横坐标，J(SJ(SwDwD)为纵坐标为纵坐标),),对数据点进行回归对数据点进行回归,可得到一条能够代表储层特征可得到一条能够代表储层特征的平均无因次的平均无因次J(SJ(SwDwD)曲线。该曲线可用下式表示：曲线。该曲线可用下式表示：应用 求未测岩心的毛管力曲线；求未测岩心的毛管力曲线；据本层系的据本层系的J J函数曲线函数曲线,查得不同查得不同S SwDwD时时的的J(SJ(SwDwD),),再反求该层位油藏的毛管力曲线再反求该层位油藏的毛管力曲线P PcHgcHgS SHgHg。4950岩心岩心k=k=0.2m0.2m2 2,=0.24,=0.24,S Swiwi=0.5=0.5，预测结果见红线：预测结果见红线：512.J(Sw)2.J(Sw)函数的特征函数的特征 因此：因此：在将毛管力曲线在将毛管力曲线进行平均时进行平均时,首先应按岩性和渗首先应按岩性和渗透率对毛管力曲线进行分组透率对毛管力曲线进行分组,然然后再进行后再进行J J函数函数处理处理,如果点子如果点子比较集中比较集中,可进行平均；如果不可进行平均；如果不集中集中,需继续进行筛选分组需继续进行筛选分组,直直至获得比较集中的至获得比较集中的J J函数函数曲线。曲线。不同储层不同储层J J函数函数曲线不同；曲线不同；同一储层渗透率差异较大时同一储层渗透率差异较大时,也也不能得到统一的不能得到统一的J J函数函数曲线。曲线。52第四节第四节 饱和多相流体岩石的渗流特征饱和多相流体岩石的渗流特征一、一、有效渗透率和相对渗透率的概念有效渗透率和相对渗透率的概念1.1.绝对渗透绝对渗透率率 当岩石孔隙为一种不与岩石发生反应的流体当岩石孔隙为一种不与岩石发生反应的流体100100饱和，层流流动时测得的渗透率。饱和，层流流动时测得的渗透率。绝对渗透率只是岩石本身的一种属性绝对渗透率只是岩石本身的一种属性,与通与通过岩石的流体性质无关。过岩石的流体性质无关。2.2.有效渗透有效渗透率率 当岩石孔隙中饱和两种或两种以上流体当岩石孔隙中饱和两种或两种以上流体时，岩石让其中一种流体通过时，岩石让其中一种流体通过的的能力称为能力称为有效渗有效渗透率透率或称为或称为相渗透率相渗透率。53油相的有效渗透率油相的有效渗透率K Ko o气相的有效渗透率气相的有效渗透率K Kg g水相的有效渗透率水相的有效渗透率K Kw w 岩石的有效渗透率之和总是小于或等于该岩石的有效渗透率之和总是小于或等于该岩石的绝对渗透率。岩石的绝对渗透率。岩石的岩石的有效渗透率有效渗透率是是岩石自身属性、流体岩石自身属性、流体饱饱和度和度及其在及其在孔隙中孔隙中的分布的的分布的函数函数,而流体饱和度及其而流体饱和度及其分布后者与分布后者与润湿性润湿性等有关。等有关。54 指岩石孔隙中饱和多相流体时指岩石孔隙中饱和多相流体时,岩石对岩石对每一相流体的有效渗透率与岩石绝对渗透率每一相流体的有效渗透率与岩石绝对渗透率的比值。的比值。3.3.相对渗透率相对渗透率油相油相的相对渗透率的相对渗透率气相气相的相对渗透率的相对渗透率水相水相的相对渗透率的相对渗透率55空气渗透率空气渗透率:100%100%盐水的渗透率盐水的渗透率 100%100%油的渗透率油的渗透率 束缚水饱和度下油的渗透率束缚水饱和度下油的渗透率同一岩石的同一岩石的相对渗透率之和相对渗透率之和总是小于总是小于1 1。相对渗透率与含水饱和度的关系曲线称相对渗透率与含水饱和度的关系曲线称为为相对渗透率曲线。相对渗透率曲线。56二、二、相对渗透率曲线特征及其影响因素相对渗透率曲线特征及其影响因素1.1.相对渗透率曲线的特征相对渗透率曲线的特征饱和两相流体的岩石的饱和两相流体的岩石的相对渗透率曲线相对渗透率曲线油水相对渗透率油水相对渗透率A A区：区：SwSwiSwSwi；B B区：区：SwiSw1-SorSwiSw1-Sor；C C区：区：Sw1-SorSw1-Sor；油相流动。油相流动。油、水相流动；油、水相流动；随随SwSw的增大，的增大，KroKro急剧降急剧降低，低，KrwKrw增大。增大。水相流动。水相流动。57三、影响相对渗透率曲三、影响相对渗透率曲线的因素线的因素1.1.润湿性润湿性 一般情况下：当岩石一般情况下：当岩石润湿性由亲水向亲油转化时润湿性由亲水向亲油转化时,油的相对渗透率趋于降低油的相对渗透率趋于降低,水水的相对渗透率趋于升高。的相对渗透率趋于升高。SwSwi=20%SwSwi=20%(平衡饱和度平衡饱和度)Sw=85%=Sor(Sw=85%=Sor(残余油饱和度残余油饱和度)5859润湿性对相对渗透率曲线的影响如下：润湿性对相对渗透率曲线的影响如下：(1)(1)在含水饱和度一定时在含水饱和度一定时,随着岩石亲油程随着岩石亲油程度增加度增加,油的相对渗透率逐渐降低油的相对渗透率逐渐降低,水的相对渗透水的相对渗透率逐渐增加。在相对渗透率曲线上表现为率逐渐增加。在相对渗透率曲线上表现为K Krwrw=0=0的位置及曲线的交叉点左移的位置及曲线的交叉点左移；(2)(2)亲水岩石的油、水相对渗透率曲线亲水岩石的油、水相对渗透率曲线交交点点的对应饱和度数值大于的对应饱和度数值大于50%50%,亲油岩石对应的饱亲油岩石对应的饱和度数值小于和度数值小于50%50%；(3)(3)亲水岩石的束缚水亲水岩石的束缚水(共存水共存水)饱和度一饱和度一般般大于大于亲油岩石的束缚水饱和度。亲油岩石的束缚水饱和度。602.2.饱和顺序的影响饱和顺序的影响 非湿相非湿相：任何：任何饱和度下吸吮的总是饱和度下吸吮的总是低于驱替的相对渗透低于驱替的相对渗透率。率。湿相湿相：吸吮时：吸吮时的与驱替时的相对渗的与驱替时的相对渗透率曲线重合。透率曲线重合。解释解释：在驱替过程中在驱替过程中,非湿相首先窜入大孔隙中央非湿相首先窜入大孔隙中央,且非且非湿相是连续的湿相是连续的,故其相对渗透率较高；在吸吮过程中故其相对渗透率较高；在吸吮过程中,湿相沿孔湿相沿孔隙壁面流动隙壁面流动,同时驱动孔隙中间的非湿相同时驱动孔隙中间的非湿相,随湿相饱和度的增加随湿相饱和度的增加,越来越多的非湿相变为不连续相越来越多的非湿相变为不连续相,因此影响了非湿相的相对渗透因此影响了非湿相的相对渗透率。率。613.3.岩石孔隙结构的影响岩石孔隙结构的影响 低渗小孔隙岩心及大孔隙连通性不好的岩心低渗小孔隙岩心及大孔隙连通性不好的岩心刚好与此相反。刚好与此相反。高渗大孔隙连通性好的岩心：高渗大孔隙连通性好的岩心：两相渗流区范两相渗流区范围较大围较大,共存水饱和度低共存水饱和度低,端点端点(共存水饱和度及残余共存水饱和度及残余油饱和度点油饱和度点)相对渗透率高；相对渗透率高；624.4.温度的影响温度的影响 温度温度升高升高,束束缚水饱和度增加缚水饱和度增加,油相油相相对渗透率增加相对渗透率增加,水相水相相对渗透率降低；温相对渗透率降低；温度对相对渗透率影响度对相对渗透率影响的基本特征是整个的基本特征是整个X X形形曲线右移。曲线右移。原因：原因：岩石表面吸附的活性物质在高温下解附岩石表面吸附的活性物质在高温下解附,使使大量水转而吸附于岩石表面大量水转而吸附于岩石表面,使岩石变得更加水湿；此外使岩石变得更加水湿；此外,温温度升高度升高,会导致岩石热膨胀会导致岩石热膨胀,使孔隙结构发生变化使孔隙结构发生变化,渗透率也随渗透率也随之发生改变。之发生改变。634.4.其它因素的影响其它因素的影响流体粘度流体粘度 毛管压力毛管压力:润湿相趋向于占据小孔隙润湿相趋向于占据小孔隙,非非湿相占据着较大孔隙湿相占据着较大孔隙,增加了两相相对渗透率增加了两相相对渗透率之间的差异。之间的差异。一种观点一种观点：流体粘度对相对渗透率：流体粘度对相对渗透率没有影响。没有影响。另一种观点另一种观点：当非湿相粘度很高并：当非湿相粘度很高并且大大高于润湿相时且大大高于润湿相时,粘度可以对相对渗透粘度可以对相对渗透率产生影响。率产生影响。64四、相对渗透率曲线的测定四、相对渗透率曲线的测定 1.1.稳定法稳定法达西公式达西公式-恒水、油比驱替恒水、油比驱替 末端效应：末端效应：它是两相流体在多孔介质中它是两相流体在多孔介质中流动过程中，出现在出口末端的一种毛管效流动过程中，出现在出口末端的一种毛管效应应,其特点是：其特点是：(1)(1)距离多孔介质出口末端端面一定距离内距离多孔介质出口末端端面一定距离内湿相饱和度过高；湿相饱和度过高；(2)(2)出口端见湿相出现短暂的滞后。出口端见湿相出现短暂的滞后。65 消除末端效应的方法消除末端效应的方法:(1)(1)提高流速：降提高流速：降低毛管力作用低毛管力作用,以减小末以减小末端效应端效应;(2)(2)三段三段岩心法：岩心法：使末端效应不在测试岩使末端效应不在测试岩心中发生。心中发生。66 以以水驱油基本理论水驱油基本理论(贝克莱贝克莱-列维尔特驱列维尔特驱油机理油机理)为基础为基础,并假设在水驱油过程中并假设在水驱油过程中,油、水油、水饱和度在岩心中的分布是时间和距离的函数。饱和度在岩心中的分布是时间和距离的函数。因此，在岩石某一截断面上的流量、有效渗透因此，在岩石某一截断面上的流量、有效渗透率也随饱和度的变化而改变。率也随饱和度的变化而改变。原原理理 测量恒定压力时油水流量或恒定流量时的压力测量恒定压力时油水流量或恒定流量时的压力:2.2.不稳定法不稳定法时间短，快时间短，快根据根据毛管力曲线计算毛管力曲线计算用用经验统计公式计算经验统计公式计算用用矿场资料计算矿场资料计算67预测预测水驱油藏的最终采收率水驱油藏的最终采收率最终采收率最终采收率计算产水率计算产水率=五、相对渗透率曲线的应用五、相对渗透率曲线的应用分流方程分流方程68则：产水率变化速度69确定自由水面位置确定自由水面位置100%100%产水面产水面(低于它便低于它便100%100%地产水地产水),),通通常由试油、钻井中途测试、电测等手段常由试油、钻井中途测试、电测等手段确定。确定。自由水面自由水面或毛管力为零的面；或毛管力为零的面；100%100%产水面位置产水面位置最大含水饱和度最大含水饱和度毛管力所对应的高度毛管力所对应的高度自由水面位置自由水面位置7071可编辑