最新油层物理2-5-第五节-储层岩石的渗透性ppt课件.ppt

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1、油层物理2-5-第五节-储层岩石的渗透性Darcy定律描述流体在多孔介质中的宏观流动规律，是油气藏工程计算的核心定律。岩石的绝对渗透率是指岩石让流体通过的能力。一、达西定律及岩石绝对渗透率1、Darcy实验及Darcy定律1856年法国人亨利-菲利贝尔-加斯帕德·达西装置：如图条件：单相流目的：考察影响流量的因素2Darcy实验达西通过实验发现：改变填砂柱的粒径，则流体流量不同，→在上式中引入比例系数K，建立了达西定律水通过等粒径填砂柱时，水流量与：砂柱截面积（A）成正比砂柱两端进出口压差（△p）成正比；砂柱长度（L）成

2、反比；流体粘度（m）成反比（流体不同时）。即：3二、岩石绝对渗透率K(permeability)注意：满足达西定律的应用条件时，对同一岩心，K的大小是与液体性质无关的常数。对不同孔隙结构的岩心，K值不同。因此，K仅仅是取决于岩石孔隙结构的参数，而与所通过流体的性质无关，故把这一系数称为岩石的绝对渗透率。渗透率的大小主要取决于岩石孔喉的大小、形状及连通情况，亦即与孔隙结构有密切关系。在对一个区域或一个油层来评价渗透率时，还要考虑岩石具有各向异性，即渗透率具有方向性。7渗透率的单位岩石绝对渗透率K的单位岩石K法定计量单位：D

3、（达西）矿场常用mD（毫达西），1D＝1000mD★储层岩石的渗透率一般为5～1000mD1达西单位的定义：孔隙介质允许粘度为1cp的流体，在压力梯度为1atm/cm的作用下，通过横截面积为1cm2的流量为1cm3/s，此时，孔隙介质的渗透率称为1D达西。→1D＝1μm2，岩石K具“面积”因次。8渗透率的单位实用单位CGSPERMSILcmcmftcmAcm2cm2ft2cm2ΔPatmdyn/cm2psiaMPaμcppcpmpa.sQcm3/scm3/sbbl/daycm3/sKdarcycm2permμm29储层岩

4、石的渗透率一般为5～1000mD10三、达西定律的适用条件达西定律有一定的适用条件，当渗流速度增大到一定值之后，除产生粘滞阻力外，还会产生惯性阻力，此时流量与压差不再是线性关系，这个渗流速度值就是达西定律的临界渗流速度（图曲线1）。若超过此临界渗流速度，流动由线性渗流转变为非线性渗流，达西定律也不再适用。图中压力梯度超过b，则为非达西流。11三、达西定律的适用条件线性渗流的流速限制流体的渗流速度＜临界流速线性渗流的判断作图法：Q—△P为过原点直线，则为线性流；雷诺数Re法据卡佳霍夫公式可算出Re：一般砂岩储层的临界Rec

5、为0.2－0.3若实际Re＜Rec，则为线性流动（层流）12三、达西定律的适用条件对于低渗致密岩石，在低速渗流时，由于流体与岩石之间存在吸附作用，或在粘土矿物表面形成水化膜，当压力梯度很低时，流体不流动，因而存在一个启动压力梯度（图中a点）。a13四、气测渗透率岩石渗透率的测定条件据达西定律，测定K必须满足三个条件：①流体不可压缩，单相、稳定流：在岩心各断面处有稳定的体积流量②流体性质稳定：不与岩石表面发生物理、物理化学反应③流体为线性流动：Q～△P呈线性关系只有严格满足上述三个条件测得的渗透率才为岩石的绝对渗透率。14

6、四、气测渗透率理论上：油、气、水都可作K的测定流体。实际上：除③线性流动外，条件①②在实验室条件下难以严格满足。例：油测时：物理吸附→孔隙表面形成油膜→孔隙空间↓→岩石K↓；水测时：水敏性矿物膨胀→岩石K↓气测时：气体膨胀、流量变化→达西公式不能用气体在低压下分子扩散→岩石K↑依据达西公式，用任何流体测定岩石K都存在误差。15四、气测渗透率方法：行业标准规定使用气体测量岩石K，即：在低压下，用干燥空气或氮气气体等温通过岩心，测定岩石绝对渗透率K。气体性质较稳定，不易变化；不与岩石表面作用而改变孔隙大小；气体测岩石K的误差

7、容易校正：气体膨胀→流量不稳定校正；气体分子扩散→气体滑脱效应校正。16四、气测渗透率17①设在微单元dL上，气体具稳定的体积流量在dL上用达西公式的微分式：（混合单位制）→………<1>气测K公式推导18②沿岩心长度方向，气体发成恒质量等温膨胀，据波-马定律（PV＝常数）：Qp＝Q0p0＝常数则：Q＝Q0p0／p……<2>式中：Q岩心某断面处的气体体积流量；Q0出口端压力p0下的体积流量。③将<2>式带入<1>微分达西公式：气测K公式推导19分离变量、积分:积分得气测岩石K公式：（混合单位制）式中：Ka—气测岩石绝对渗透

8、率，mm2；p1、p1—岩心进、出口端压力，atp0—岩心出口端压力，at；Q0—出口p0下的体积流量，cm3/s。气测K公式推导20气测岩石Ka与液测KL公式比较：2122气体渗透率随平均压力和气体类型的变化理论上，岩石的渗透率与流过岩石的流体介质无关。实际情况下，气体和液体所测的同一块岩石样品可以得到不同的渗透率