毛管壓力曲線的應(yīng)用

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1、第二章毛管壓力曲線的應(yīng)用第一節(jié)壓汞法基本原理及應(yīng)用一、基本原理由于表面張力的作用，任何彎曲液面都存在毛細(xì)管壓力。其方向總是指向非潤濕相的一方。儲油巖石的孔隙系統(tǒng)由無數(shù)大小不等的孔隙組成，其間被一個或數(shù)個喉道所連結(jié)，構(gòu)成復(fù)雜的孔隙網(wǎng)絡(luò)。對于一定流體，一定半徑的孔隙喉道具有一定的毛管壓力。在驅(qū)替過程中，只有當(dāng)外加壓力（非潤濕相壓力）等于或者超過喉道的毛管壓力時，非潤濕相才能通過喉道進(jìn)入孔隙，將潤濕相從其中排出。此時，外加壓力就相當(dāng)于喉道的毛細(xì)管力。毛細(xì)管壓力是飽和度的函數(shù)，隨著壓力升高，非潤濕相飽和度增大，潤濕相飽和度降低。在排驅(qū)過程中起控制作用的是喉道的大小，

2、而不是孔隙。一旦排驅(qū)壓力克服喉道的毛細(xì)管壓力，非潤濕相即可進(jìn)入孔隙。在一定壓力下非潤濕相能夠進(jìn)入的喉道的大小是很分散的，只要等于及大于該壓力所對應(yīng)的喉道均可以進(jìn)入，至于孔隙，非潤濕相能夠進(jìn)入與否，則完全取決于連結(jié)它的喉道。以上是毛細(xì)管壓力曲線分析的基礎(chǔ)。壓汞法又稱水銀注入法，水銀對巖石是一種非潤濕相流體，通過施加壓力使水銀克服巖石孔隙喉道的毛細(xì)管阻力而進(jìn)入喉道，從而通過測定毛細(xì)管力來間接測定巖石的孔隙喉道大小分布，得到一系列互相對應(yīng)的毛管壓力和飽和度數(shù)據(jù)，以此來研究油層物理特征。在壓汞實(shí)驗(yàn)中，連續(xù)地將水銀注入被抽空的巖樣孔隙系統(tǒng)中，注入水銀的每一點(diǎn)壓力就代表

3、一個相應(yīng)的孔喉大小下的毛細(xì)管壓力。在這個壓力下進(jìn)入孔隙系統(tǒng)的水銀量就代表這個相應(yīng)的孔喉大小所連通的孔隙體積。隨著注入壓力的不斷增加，水銀不斷進(jìn)入更小的孔隙喉道，在每一個壓力點(diǎn)，當(dāng)巖樣達(dá)到毛細(xì)管壓力平衡時，同時記錄注入壓力（毛細(xì)管力）和注入巖樣的水銀量，用縱坐標(biāo)表示毛管壓力pc,橫坐標(biāo)表示潤濕相或非潤濕相飽和度，作毛管壓力與飽和度關(guān)系曲線—毛管壓力曲線，該曲線表示毛管壓力與飽和度之間的實(shí)測函數(shù)關(guān)系。通常把非潤濕相排驅(qū)潤濕相稱為驅(qū)替過程，而把潤濕相排驅(qū)非潤濕相的反過程稱之為吸入過程。在毛細(xì)管壓力測量中，加壓用非潤濕相排驅(qū)巖芯中的潤濕相屬于驅(qū)替過程，所得毛管壓力與

4、飽和度關(guān)系曲線稱之為驅(qū)替毛管壓力曲線，降壓用潤濕相排驅(qū)非潤濕相屬于吸入過程，所得毛管壓力與飽和度關(guān)系曲線稱之為吸入毛管壓力曲線，在壓汞法中，通常把驅(qū)替叫注入，把吸入叫退出。壓汞法的最大優(yōu)點(diǎn)是測量特別方便、速度快，測量范圍大，測一個樣品僅需1-2小時，此外壓汞法對樣品的形狀、大小要求不嚴(yán)，甚至可以測量巖屑的毛細(xì)管壓力。但壓汞法也有很多缺點(diǎn)，例如非潤濕相用水銀，水銀又是在真空條件下壓入的，這與油層實(shí)際情況差別較大，并且水銀有毒，操作不安全。二、應(yīng)用1．確定油藏原始含油飽和度164當(dāng)壓力達(dá)到一定高度后，壓力再繼續(xù)升高，非潤濕相飽和度增加很小或不在增加，毛管壓力曲線

5、與縱軸近乎平行，此時巖樣中的剩余潤濕相飽和度，一般認(rèn)為相當(dāng)于油層巖石的束縛水飽和度Swi，而此時的非潤濕相飽和度即為油藏原始含油飽和度So。2．確定殘余油飽和度在注入過程中，壓力從零到最高壓力，潤濕相飽和度從100%降到最小值Smin，而非潤濕相飽和度從0到最大值Smax。在退出過程中，壓力從最高值降到零，但非潤濕相—水銀并不完全退出，部分水銀因毛管壓力作用而殘留巖石，非潤濕相（水銀）在退出時所殘余的飽和度（SR），可視為殘余油飽和度。3．確定油藏巖石潤濕性將一塊巖芯分為兩半，一塊作油驅(qū)水，另一塊作空氣驅(qū)油，分別測出兩條毛管壓力曲線，并求出兩曲線的排驅(qū)壓力P

6、d(w-o),和Pd(o-g)。用qw-o、qo-g、sw-o、s0-g分別表示油—水和油—空氣系統(tǒng)的接觸角和表面張力。由于油和空氣相比巖石親油，故可取qo-g=0゜，cosqo-g=1。根據(jù)公式pc=2scosq/r,可以寫出如下的比例式：W=cosqw-o/cosqo-g=(Pd(w-o)so-g)/(Pd(o-g)sw-o)(2.2.1)比值cosqw-o/cosqo-g稱為潤濕指數(shù)。由于cosqo-g=1，所以，潤濕指數(shù)越大，巖石越偏向親水。若W=1，巖石完全親水；W=0，即Pd(w-o)=0，說明油可以自動吸入巖石，巖石為親油。應(yīng)當(dāng)指出的是，由于p

7、c=2scosq/r形式是定性地應(yīng)用于油層，所以,W=cosqw-o/cosqo-g=(Pd(w-o)so-g)/(Pd(o-g)sw-o)公式形式上是定量的，實(shí)際上仍只能是定性地估計(jì)油層的潤濕性。這種確定油層潤濕性的方法沒有得到廣泛應(yīng)用。4．確定低滲透砂巖油藏有效厚度的物性下限曲志浩根據(jù)伯格（Berg,.RR.,1975）論述的油氣藏二次運(yùn)移具有水動力影響的基本公式，提出了孔隙喉道的含油下限，孔隙喉道的含油下限半徑應(yīng)為：rtmin=2s/(2s/rp+Zotg(rw-rh))(2.2.2)式中：rtmin：油藏最小含油喉道半徑；Zot：油藏最大含油高度。油

8、藏最小含油喉道半徑rtmin即為在給定條件下，油氣可