油层物理何更生版第三章3-4节课件.ppt

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1、第三节油藏岩石中的毛管力一、毛细现象和毛管压力首先观察毛细现象，即湿相流体在毛管中的上升现象。毛管中的液面上升至一定高度h,由管壁和液体之间的分子引力（即附着张力）与毛管中的自重共同作用的结果。上升力（润湿张力A）=下降力（重力）1a-毛细管插入湿相b--毛细管插入非湿相图3-36毛管中湿相的上升和非湿相的下降2图3-37毛管中液体上升与毛管压力的关系气气3A2πr=πr2hρg(ρw-ρo)=Δρh=(2A)/(ρgr)=(2δcosθ)/(rρg)(1)式中A=δcosθ—润湿张力；r—毛管半径；Δρ—油水密度差；g—加速度。4由图

2、Poa(oa)=Pob(ob)且Poa(oa)=Pwa(wa)而Pwa(wa)=Δρgh+Pwb(wb)Pwa–Pwb=Δρgh令PC=Pwa-Pwb=Δρgh(2)由(1)式有hρg=2δcosθ/r∴Pc=2δcosθ/r(3)5Pc意义：1）上下两侧非润湿相和湿相的压力差；2）大小等于液柱上升高度的液柱压力；3）平衡弯液面两侧压差的一种附加压力，其方向指向凹向。若取水、空气两项r:m;:72mN/mPc:mmHg；θ=00则Pc=1080/r(4)6若将容器中空气换为油，则（3）式为Pc=(2бwocoswo)/r(5)式中бwo

3、---油水界面张力；θwo---接触角（油水）2.Pc公式的讨论1）Pc与бw0成正比，与r成反比；2）θ<900，孔道壁面亲水，Pc(+)水驱油的动力；（注采时，注入压力相对小）73）θwo>900,亲油，Pc(-),水驱油阻力。若使油向右移动，需加外压力克服Pc(-)。注：水驱速度要适当，因为如当Pc为正时，速度过大，可使亲水弯液面反转，水驱油有残油。二、任意曲面的附加压力Pc=б[1/R1+1/R2]拉氏公式（6）式中б—两相界面的表面张力；R1，R2—分别为任意曲面的两个主曲率半径。（即相互垂直的两相交切面内的曲率半径）89该方程（6

4、）是研究毛管现象的一个最基本的公式，应用该式的关键是如何确定不同曲面下的R1，R2值。下面讨论两种由毛管力引起的阻力效应。毛管孔道中的阻力效应1.静毛管效应Pc1当油滴或珠泡处于静止状态时，如油滴半径大于孔道半径，那么油滴将变成柱状，并对管壁产生挤压力。1011这种挤压力由两部分组成：指向管心的柱曲面毛管压力Pcc和球面毛管压力Pcs。这两种Pc的大小为Pcc=бwo/rPcs=(2б)/R=(2бwocosθ)/r由此看出：液体静止时，施于管壁的球面Pcs使液膜变薄，Pcc则使液膜增厚，两种力作用的结果，液膜最后保持一定的平衡厚度。最后静液

5、珠Pcl（指向管壁）则为：Pc1=(2бcosθ)/r-б/r=2б(cosθ-0.5)/r122.动毛管效应Pc2当油柱开始运动时，由于润湿滞后，油柱弯液面产生变形，如图虚线所示，油柱两弯液面的曲率半径不等，Pc压力分别为：Pˊcs=2бwo/RˊPcs"=2бwo/R"且因为R=r/cosθ;Rˊ>R"所以Pcs"

6、阻力效应。此种情况，前后两端弯液面曲率不等，因而产生了第三种毛管效应Pc3，即Pc3=2бwo(1/R2"-1/R1ˊ)若使珠泡通过喉道，所需的附加压差为Pc3=2бwo/(1/r-1/R1ˊ)r=R2"若考虑液滴后端的R1ˊ=∞，则Pc3为最大时，Pc3=2бwo(1/r-1/∞)分析讨论:贾敏效应在开采过程中的利弊。1415三、毛管力曲线的测定Pc和湿相饱和度的关系曲线称为Pc曲线。1.半渗透隔板法(1)仪器结构岩心室、半渗透隔板、带刻度毛管U形压差计。16(2)测定原理岩心饱和湿相流体，当外加压力克服某毛管喉道的毛管力时，非湿相进入该孔

7、隙，将其中的湿相驱出,这时的外加压力就相当于一定喉道的毛管压力。（3）测取的参数:ΔV：被驱替水的体积；ΔP：驱替压差（ΔP=Pc)17(4)根据Pci∽Swi数据绘测Pc曲线。18192.压汞法和离心法四、岩石毛管力曲线的基本特征1.Pc曲线的定性特征Pc曲线的一般形状：两头陡，中间缓，故分三段：初始段、中间平缓段、和末端上翘段。20Pc曲线中间平缓段越长，说明岩石喉道分布越集中，分选好；平缓段越靠下，r愈大。开始的陡段表现为随P↑，非湿相饱和度缓慢增加，最后陡翘段表示，P↑，湿相和非湿相饱和度不再变化212.Pc曲线的定量特征(1)阀压（

8、入口、门坎压力、初始排驱压力）PT:非湿相开始进入岩石孔道的压力；PT较低，渗透性好；反之PT愈大，岩石物性愈差。(2)最大孔半径（rmax)rmax=2бcosθ