2010-1-第三章毛管力

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1、第三節(jié)油藏巖石的毛管力一、彎液面在毛細(xì)管中上升的現(xiàn)象毛管力水在毛細(xì)管內(nèi)上升至一定高度h，是毛細(xì)管管壁對(duì)水的附著張力與毛細(xì)管中液柱的重力平衡的結(jié)果。（1）由表面張力推導(dǎo)毛管力公式1.玻璃毛細(xì)管和水-氣系統(tǒng)第三節(jié)油藏巖石的毛管力作用于三相周界上的各個(gè)界面張力之間的關(guān)系：附著張力A則：附著張力是固體對(duì)水柱產(chǎn)生的作用于單位長度三相周界上的拉力,其大小等于水的表面張力在垂直方向的分力。第三節(jié)油藏巖石的毛管力（2）由流體力學(xué)推導(dǎo)毛管力公式設(shè)：彎液面內(nèi)側(cè)B′點(diǎn)壓力為PB′；彎液面外側(cè)的B點(diǎn)壓力為PB；水面上A′點(diǎn)壓力為PA′，毛細(xì)

2、管中A點(diǎn)的壓力為PA；根據(jù)U形管原理：PA′=PA=Pa；PB′=Pa(大氣壓力)、PA′=Pa(大氣壓力)；則：而毛細(xì)管壓力(毛管力)第三節(jié)油藏巖石的毛管力PC為毛細(xì)管壓力(簡稱毛管力),它的物理意義：毛細(xì)管中彎液面兩側(cè)兩種流體(非濕相流體與濕相流體)的壓力差,是附著張力A與潤濕性共同作用時(shí)在彎液面上產(chǎn)生的附加壓力。毛管力的大小等于毛細(xì)管中水柱的重力；方向指向彎液面內(nèi)側(cè)(毛管力的作用使彎液面兩側(cè)的非濕相流體的壓力高于濕相流體的壓力)。第三節(jié)油藏巖石的毛管力2.玻璃毛細(xì)管和油-水系統(tǒng)又所以歸納如下：(1)毛管力Pc與

3、cosθ成正比,θ＜90°,毛管親水，Pc為正值,彎液面上升；θ＞90°,毛管憎水(親油)，Pc為負(fù)值,彎液面下降。(2)毛管力Pc和兩相界面的界面張力σ成正比；(3)毛管力Pc和毛管半徑r成反比,毛管半徑越小,毛管力則越大,毛管中彎液面上升(或下降)高度越大。二、毛管力公式的應(yīng)用1、油藏中流體界面是過渡帶對(duì)于氣-液界面：對(duì)于油-水界面：過渡帶高度取決于最細(xì)的毛管中的油(或水)柱的上升高度。因?yàn)棣褀-ρo＜ρo,所以油-水過渡帶比氣-液過渡帶寬,且油越稠，ρw-ρo越小,油水過渡帶越寬。σog很小,故氣-液過渡帶高度

4、較小。當(dāng)毛管傾斜時(shí),水沿毛管上升,但垂直高度不變；當(dāng)毛管水平放置時(shí),毛管力則成為水驅(qū)油的動(dòng)力。若巖石親油,毛管力將阻止水進(jìn)入毛管,從而成為水驅(qū)油的阻力。2、巖石親水,毛管力是水驅(qū)油的動(dòng)力,否則毛管力是水驅(qū)油的阻力。毛管力的方向主要受控于流體對(duì)巖石的選擇性潤濕。3、判斷巖石的潤濕性巖石自動(dòng)吸入流體的能力與毛管力的大小、方向有關(guān)。四、巖石毛管力曲線的測(cè)定方法半滲隔板法壓汞法離心法基本原理：巖心飽和濕相流體,當(dāng)外加壓力克服某毛管喉道的毛管力時(shí),非濕相進(jìn)入該孔隙,將其中的濕相驅(qū)出。毛管力曲線：油藏巖石的毛管力與濕相（或非濕相

5、）飽和度的關(guān)系曲線。Pc與Sw關(guān)系？常用的測(cè)定方法四、巖石毛管力曲線的測(cè)定方法1、半滲隔板法優(yōu)點(diǎn)：比較接近油藏實(shí)際情況,測(cè)量精度較高,可以作為其它方法的對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)。缺點(diǎn)：測(cè)試時(shí)間長,測(cè)定壓力范圍小,不適合低滲巖石。2、壓汞法特點(diǎn)：測(cè)定壓力范圍大、測(cè)定速度快,適合于高、中、低滲透率巖石。缺點(diǎn)：非濕相是水銀,與油藏實(shí)際流體相差較大,并且水銀有毒,巖樣被污染而不能重復(fù)使用,操作也不安全。其中：3、離心法優(yōu)點(diǎn)：兼有半滲隔板法和壓汞法兩者的優(yōu)點(diǎn),測(cè)定速度快,所采用的流體又接近油藏實(shí)際,所測(cè)得的毛管力曲線與半滲隔板法測(cè)的曲線吻合較

6、好。原理：利用離心機(jī)產(chǎn)生的離心力代替外加的排驅(qū)壓力實(shí)現(xiàn)非濕相驅(qū)替濕相過程的一種測(cè)量毛管力的方法。缺點(diǎn)：測(cè)試壓力范圍較小(一般排驅(qū)壓力只能達(dá)到幾個(gè)兆帕)；設(shè)備較復(fù)雜,數(shù)據(jù)處理量大。進(jìn)行毛管力資料換算的原因：(1)不同測(cè)定方法,使用不同流體,由于界面張力及潤濕性的差異,測(cè)得的毛管力不同；(2)相同的流體在室內(nèi)和油藏條件下的界面張力及其對(duì)巖樣潤濕性不同,其毛管力也不同。則：例題：若汞的表面張力為σHg=0.48N/m，對(duì)巖石的接觸角θHg=140°；水的表面張力σw=0.072N/m，對(duì)巖石的潤濕角θw=0°，則壓汞法和半

7、滲隔板法(空氣驅(qū)水)測(cè)得的毛管力曲線的比值PcHg/Pcw為：五、巖石毛管力曲線的基本特征1、毛管力曲線的基本特征初始段中間平緩段末端上翹段隨壓力的增加,非濕相飽和度緩慢增加。表面孔或較大的縫隙非濕相飽和度－－麻皮效應(yīng)中間平緩段越長,說明巖石喉道的分布越集中,分選越好。平緩段位置越靠下,說明巖石主要喉道半徑越大。主要的進(jìn)液段隨著壓力的升高,非濕相將進(jìn)入越來越細(xì)的孔隙喉道,但進(jìn)入速度越來越小,最后曲線與縱坐標(biāo)軸幾乎平行,即壓力再增加,非濕相不再進(jìn)入巖樣。通過非濕相流體排驅(qū)濕相流體過程測(cè)得的毛管力曲線稱為驅(qū)替曲線；通過

8、濕相流體排驅(qū)非濕相流體過程測(cè)得毛管力曲線稱為吸吮(入)曲線。吸入曲線始終位于驅(qū)替曲線的下方。五、巖石毛管力曲線的基本特征2、毛管力曲線的特征參數(shù)非濕相流體開始進(jìn)入巖心中最大喉道的壓力或非濕相開始進(jìn)入巖心的最小壓力PT稱為閾壓,或“入口壓力”或“門坎壓力”。(1)閾壓PT最大喉道半徑rmax滲透性好的巖石,閾壓均比較低；反之,閾壓比較大。五、巖石