毛管壓力曲線的應(yīng)用

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1、第二節(jié)儲層巖石的毛管壓力曲線（8學(xué)時(shí)）一、教學(xué)目的會計(jì)算任意曲面的附加壓力，了解毛管壓力曲線的測定與換算；了解毛管壓力的滯后現(xiàn)象；分析毛管壓力曲線；了解毛管壓力曲線的應(yīng)用。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：1、任意曲面的附加壓力的計(jì)算；2、毛管壓力曲線的測定與換算；3、毛管壓力的滯后現(xiàn)象；4、毛管壓力曲線的分析及應(yīng)用。教學(xué)難點(diǎn)1、任意曲面的附加壓力的計(jì)算；2、毛管壓力曲線的測定與換算；3、毛管壓力曲線的分析及應(yīng)用。三、教法說明課堂講授并輔助以多媒體課件展示相關(guān)的數(shù)據(jù)和圖表四、教學(xué)內(nèi)容本節(jié)主要介紹五個(gè)方面的問題：一、任意曲面的附

2、加壓力二、毛管中液體的上升(與下降)三、毛管壓力曲線的測定與換算四、毛管壓力的滯后現(xiàn)象五、毛管壓力曲線的分析及應(yīng)用（一）、任意曲面的附加壓力一、任意曲面的附加壓力拉普拉斯方程：討論:(1).毛管中彎液面為球面時(shí)毛管壓力Pc:毛管中彎液面兩側(cè)非濕相壓力與濕相壓力之差大小:方向:指向彎液面內(nèi)側(cè)分析討論:Pc與r成反比,r越小,Pc越大Pc與б成正比,б越大,Pc越大Pc與cosθ成正比,θ→0°或θ→180°,Pc越大(2).毛管中彎液面為平面時(shí)(3).毛管中彎液面為柱面時(shí)(4).毛管斷面漸變時(shí)(5).裂縫中的毛管壓力（二）

3、、毛管中液體的上升(與下降)氣-液系統(tǒng):式中：A——附著張力=σcosθ，達(dá)因/cmr——毛管半徑，cmρ——液體密度，g/cm3g——重力加速度，cm/s2σ——液體的表面張力，達(dá)因/cmθ——接觸角h——液體上升高度，cm油-水系統(tǒng):根據(jù)毛細(xì)管公式我們可以看到：1、毛管壓力和成正比，，極性大的那一相為潤濕相，為正，為正，此時(shí)潤濕相沿毛管自發(fā)吸入上升。2、毛管壓力和Pc和毛管半徑成反比，這就是說毛管半徑越小，毛管力就越大，毛細(xì)管自發(fā)吸入濕相的能力就越強(qiáng)，潤濕相沿毛細(xì)管上升的高度就越大。3、毛管力實(shí)質(zhì)上是潤濕現(xiàn)象的一個(gè)特

4、例，是自由表面能在毛細(xì)管內(nèi)相互作用平衡的結(jié)果，因此，隨著兩流體界面張力的增大，即兩種液體性質(zhì)差別的增大，毛管力也應(yīng)當(dāng)增大，濕相在毛細(xì)管中上升就越高。4、毛管力是發(fā)生在毛細(xì)管中的潤濕現(xiàn)象，亦就是說：毛管力是潤濕的結(jié)果，隨著潤濕相沿毛管的上升。毛管中必然出現(xiàn)彎液面（如果不考慮重力的影響，則應(yīng)該為球面），由引可知，只有在出現(xiàn)彎液面的條件下，才有毛細(xì)現(xiàn)象存在。且潤濕相和非潤濕相的潤濕能力相差越大，毛細(xì)管半徑越小，那么，兩相界面在毛細(xì)管中彎曲的越明顯，即曲率半徑越小，毛管力越大。另外，根據(jù)前面的推導(dǎo)可知：當(dāng)毛細(xì)管插入濕相中時(shí)，則濕

5、相將沿管中潤濕相驅(qū)走，這一過程是自發(fā)的，所以毛管力比時(shí)為濕相驅(qū)非濕相的動力。根據(jù)上述的毛管力計(jì)算公式可以看出，當(dāng)毛細(xì)管傾斜時(shí)，液柱高度將保持不變，那么當(dāng)毛細(xì)管成水平方向時(shí)，親水毛細(xì)管的毛管力則成為水驅(qū)油的動力，即：1）當(dāng)油芷巖石表面親水時(shí)，油芷中的毛管力是水驅(qū)油的動力。2）當(dāng)巖石表面親油時(shí)，油芷中的毛管力則是水驅(qū)油的阻力。但是在實(shí)際注水開發(fā)的油芷中，往往注入水向前的運(yùn)動速度過大，由于潤濕滯后聽影響，則會導(dǎo)致彎液面發(fā)生反轉(zhuǎn)，導(dǎo)致潤濕性發(fā)生變化，即使毛管力作為水驅(qū)油的動力作用得不到發(fā)揮。因而降低了驅(qū)油效率。（三）、毛管壓力曲

6、線的測定與換算1、毛管壓力曲線非濕相首先進(jìn)入最大孔道時(shí)所相應(yīng)的最低驅(qū)替壓力（即毛管壓力）稱為“閥壓”或“門檻壓力”，超過此壓力非濕相就進(jìn)入孔隙介質(zhì)之中。巖心中濕相飽和度與毛管壓力之間存在著某種函數(shù)關(guān)系。這種函數(shù)關(guān)系無法用代數(shù)表達(dá)式來表示，只有通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)用曲線的形式來描述，這種曲線就是毛管壓力曲線。根據(jù)分析我們可以看出：①毛細(xì)管壓力是由非潤濕相表面的曲率所決定的，而界面曲率又與孔隙喉道的大小有關(guān)，同時(shí)與非濕相（或濕相）的飽和度有關(guān)。隨著壓力的升高，非潤濕相飽和度增大，潤濕相飽和度降低，即非潤濕相界面曲率也增大（曲率半徑減

7、?。?，所以說毛細(xì)管壓力隨濕相飽和度的減小而增大，即毛細(xì)管壓力是濕相飽和度的函數(shù)，通常用曲線表示②在排驅(qū)過程中起控制作用的喉道的大小，而不是孔隙。一旦排驅(qū)壓力克服了喉道的毛細(xì)管壓力，非潤濕相即可進(jìn)入孔隙。③在一定壓力下非潤濕相能夠進(jìn)入的喉道的大小分布是很分散的，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。2、毛管壓力曲線的測定毛管壓力曲線的測定實(shí)際上就是測出毛管壓力和飽和度的關(guān)系曲線，通常所用的方法有：半滲隔極法壓汞法和離心機(jī)法。另外還有蒸氣壓力法和動力法只是后兩種

8、方法用得較少，所以我們只就前三種方法作詳細(xì)介紹。A、半滲隔板法半滲隔板法測毛管壓力曲線的原理就是：在驅(qū)替過程中，只有當(dāng)外加壓力（即加在毛管孔道兩端的壓差）（因?yàn)槲覀兺ǔ⒍嗫捉橘|(zhì)簡化為毛管束）等于或超過一定喉道的毛細(xì)管力時(shí)，非濕相才能通過喉道進(jìn)入孔隙，把潤濕相從其中排出。這時(shí)的外加壓力就相當(dāng)于一定喉道的毛細(xì)管力。加壓