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1、第三节 油藏岩石的毛管力一、弯液面在毛细管中上升的现象毛管力水在毛细管内上升至一定高度h，是毛细管管壁对水 的附着张力与毛细管中液柱的重力平衡的结果。（1）由表面张力推导毛管力公式1. 玻璃毛细管和水-气系统 第三节 油藏岩石的毛管力作用于三相周界上的各个界面张力之间的关系： 附着张力A则 ：附着张力是固体对水柱产生的作用于单位长 度三相周界上的拉力,其大小等于水的表面张 力在垂直方向的分力。 第三节 油藏岩石的毛管力（2）由流体力学推导毛管力公式设：弯液面内侧B点压力为PB；弯液面外侧的B点压力为PB； 水面上A点压力为PA，毛细管中A点的压力为PA；根据U形管原理：PA=PA=Pa；PB=
2、Pa(大气压力)、PA=Pa (大气压力)；则 ： 而毛细管压力 (毛管力)第三节 油藏岩石的毛管力PC为毛细管压力(简称毛管力),它的物理意义：毛细管中弯液面两侧两种流体(非湿相流体与湿相流 体)的压力差,是附着张力A与润湿性共同作用时在弯液 面上产生的附加压力。 毛管力的大小等于毛细管中水柱的重力；方向指向弯液面内侧(毛管力的作用使弯液面两侧的非湿相流体的压力高于湿相流体的压力)。 第三节 油藏岩石的毛管力2. 玻璃毛细管和油-水系统 又所以归纳如下：(1)毛管力Pc与cos成正比,90,毛管亲水 ，Pc为正值,弯液面上升；90,毛管憎水(亲油) ，Pc为负值, 弯液面下降。(2)毛管力P
3、c和两相界面的界面张力成正比；(3)毛管力Pc和毛管半径r成反比,毛管半径越小,毛管力 则越大,毛管中弯液面上升(或下降)高度越大。二、毛管力公式的应用 1、油藏中流体界面是过渡带对于气-液界面：对于油-水界面：过渡带高度取决于最细的毛管中的油(或水)柱的上升高度。因为w-oo,所以油-水过渡带比气-液过渡带宽, 且油越稠，w-o越小,油水过渡带越宽。og很小,故气-液过渡带高度较小。当毛管倾斜时,水沿毛管上升, 但垂直高度不变；当毛管水 平放置时,毛管力则成为水驱 油的动力。若岩石亲油,毛管 力将阻止水进入毛管,从而成 为水驱油的阻力。2、岩石亲水,毛管力是水驱油的动力,否则 毛管力是水驱油
4、的阻力。毛管力的方向主要受控于流体对岩石的选择性润湿。3、判断岩石的润湿性岩石自动吸入流体的能力与毛管力的大小、方向有关。四、岩石毛管力曲线的测定方法半渗隔板法压汞法离心法基本原理：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,非湿相进入该孔隙,将其中的湿相驱出。毛管力曲线：油藏岩石的毛管力与湿相（或 非湿相）饱和度的关系曲线。Pc与Sw关系？常用的测定方法四、岩石毛管力曲线的测定方法1、半渗隔板法优点：比较接近油藏实际情况,测量精度较高,可以作 为其它方法的对比标准。缺点：测试时间长,测定压力范围小,不适合低渗岩石。2、压汞法特点：测定压力范围大、测定速度快,适合于高、中、 低渗透率
5、岩石。 缺点：非湿相是水银,与油藏实际流体相差较大,并且 水银有毒,岩样被污染而不能重复使用,操作也不安全 。其中：3、离心法优点：兼有半渗隔板法和压汞法两者的优点,测定速度 快,所采用的流体又接近油藏实际,所测得的毛管力曲线 与半渗隔板法测的曲线吻合较好。原理：利用离心机产生的离心力代替外加的排驱压力 实现非湿相驱替湿相过程的一种测量毛管力的方法。缺点：测试压力范围较小(一般排驱压力只能达到几个 兆帕)；设备较复杂,数据处理量大。进行毛管力资料换算的原因：(1)不同测定方法,使用不同流体,由于界面张力及润 湿性的差异,测得的毛管力不同；(2)相同的流体在室内和油藏条件下的界面张力及 其对岩样
6、润湿性不同,其毛管力也不同。则：例题：若汞的表面张力为Hg=0.48N/m，对岩石 的接触角Hg=140；水的表面张力 w=0.072N/m，对岩石的润湿角w=0，则压汞 法和半渗隔板法(空气驱水)测得的毛管力曲线的 比值PcHg/Pcw为： 五、岩石毛管力曲线的基本特征1、毛管力曲线的基本特征初始段中间平缓段末端上翘段随压力的增加,非湿相饱和度缓慢增加。表面孔或较大的缝隙 非湿相饱和度麻皮效应中间平缓段越长,说明岩石喉道的分布 越集中,分选越好。平缓段位置越靠下, 说明岩石主要喉道半径越大。主要的进液段随着压力的升高,非湿相将进入越来越细的孔隙喉道,但进入速度越来越 小,最后曲线与纵坐标轴几
7、乎平行,即压力再增加,非湿相不再进入岩样。通过非湿相流体排驱湿相流体过程 测得的毛管力曲线称为驱替曲线；通过湿相流体排驱非湿相流体过程 测得毛管力曲线称为吸吮(入)曲线 。 吸入曲线始终位于 驱替曲线的下方。五、岩石毛管力曲线的基本特征2、毛管力曲线的特征参数非湿相流体开始进入岩心中最大喉道的压力或非湿相开始进 入岩心的最小压力PT称为阈压,或“入口压力”或“门坎压力”。(1)阈压PT最大喉道半径 rmax渗透性好的岩石,阈压均比较低；反之,阈压比较大。五、岩石毛管力曲线的基本特征(2)饱和度中值压力Pc50指驱替毛管力曲线上非湿相饱 和度为50%时对应的毛管压力 ,简称中值压力。中值半径r5
8、0因为岩石的孔隙分布接近正态分布,所以r50可 定性地视为岩石的平均喉道半径的大小。岩石物性越好,Pc50越低,r50越大；物性差的岩 石,Pc50很高,甚至在毛管力曲线上读不出来( 曲线上非湿相饱和度小于50%)。2、毛管力曲线的特征参数当驱替压力达到一定值后,压力 再升高,湿相饱和度也不再减小 ，毛管力曲线与纵轴几乎平行,此时岩心中的湿相饱和度称为最 小湿相饱和度Smin。(3)最小湿相饱和度Smin对于亲水岩石,Smin相当于岩石的束缚水饱和度。湿相饱和度Smin越小，表明岩石含油饱和度越大。2、毛管力曲线的特征参数退汞曲线：压力接近零时岩心中的含汞 饱和度称为最小含汞饱和度SKpmin
9、(相当于 亲水油藏水驱后的残余油饱和度)。退汞效率WE相当于强亲水油藏的水驱采收率。(4)退汞效率WE进汞曲线：最高压力点对应的岩心中的含 汞饱和度称为最大含汞饱和度Skpmax(相当 于强亲水油藏的原始含油饱和度)退汞效率WE：2、毛管力曲线的特征参数3、裂缝油藏毛管力曲线特征五、岩石毛管力曲线的基本特征六、毛管力曲线的应用描述储层特征的主要参数：束缚水饱和度、残余 油饱和度、孔隙度、绝对渗透率、相对渗透率、 岩石润湿性、岩石比面及孔隙喉道大小分布1、岩石物性评价毛管力曲线的形态主要受孔隙喉道的分选性及喉道大小控制。分选性是指岩石孔隙喉道的几何尺寸大小的分散(或集 中)程度。岩石孔隙喉道的几
10、何尺寸越集中,则分选性越好，对应的毛管力曲线的中间平缓段越长；喉道半径 越大,对应的毛管力曲线的中间平缓段位置越低。六、毛管力曲线的应用流动单元I毛压特征曲线流动单元II毛压特征曲线流动单元III毛压特征曲线流动单元IV毛压特征曲线六、毛管力曲线的应用2 、研究岩石的孔隙结构(1)确定岩石的最大孔喉半径及主要孔喉大小。(2)定量评价孔隙喉道的分布六、毛管力曲线的应用2 、研究岩石的孔隙结构 (2)定量评价孔隙喉道的分布六、毛管力曲线的应用3、判断岩石的润湿性具体做法：将饱和水的岩样放到离心机上依次做油驱水 、水驱油及二次油驱水实验,测出相应的毛管力曲线，比 较水驱油和二次油驱水曲线的下包面积，
11、面积小的为润 湿相驱替非润湿相。A1A2 亲水A1A2 亲油唐纳森 方法六、毛管力曲线的应用润湿指数W 和视润湿角实验方法：将一块岩心一分为二,一块饱和油后测定 空气驱油的毛管力,另一块饱和水后测定油驱水毛管 力。得到两条毛管力曲线,分别求出两条毛管力曲线 的阈压PTog和PTwo，按以下指标判断岩石的润湿性 。 (1)润湿指数W 式中 wo和og分别为岩样与油-水、油-气系统中水和油的润湿角； PTog和PTwo分别为气进入已饱和油的岩样和油进入已饱和水的岩样的阈压； og和wo分别为油-气和油-水两相界面的界面张力。W称为润湿指数，物理意义是：以油-空气系统油润湿 岩石能力为标准, 比较水
12、-油系统水润湿岩石的能力。 W=1 水完全润湿岩石 W=0 油完全润湿岩石(2)视润湿角 视接触角wo越接近0岩石越水湿,越接近90岩石越油湿。 4、确定注入工作剂对储层的损害程度或增产措施的效果通过对比岩石在接触工作液前后毛管力曲线的特征变化, 可判断油层是否受到伤害以及评价增产措施是否有效。六、毛管力曲线的应用5、水驱油(或气驱油)过程中任一饱和度面上油-水(或 气)相间的压力差油藏中水驱油(或气驱油)时,岩石中的流体分布及驱替过程与毛管力测定过程相似。因此,任一饱和度面上,油水(或气)相间的压力差(即毛管力)可直接由相应条件下的毛管力曲线查得。油藏工程计算中常用此法确定任一饱和度面上油
13、水(或气)相间的压力差。六、毛管力曲线的应用6、油藏过渡带内流体饱和度的分布自由水面 Pc=0100%含水面 Pc= PT六、毛管力曲线的应用第三章作业1、2、3、5、7、8、10、12、15七、毛管力函数（J函数）1. J(Sw)函数表达式 式中 J(Sw)无因次；Pc毛管压力,MPa;界面张力,mN/m;润湿角,()；K渗透率,m2；Sw湿相饱和度,f。 当K的单位用10-3m2时 毛管力曲线标准化的含水饱和度可表示为 ： 对压汞毛管力曲线：利用标准化的湿相饱和度,压汞毛管力曲线的J函数为 ： 对于具有不同K和岩样的毛管力曲线,用上式进行标准化处理(以 SwD为横坐标，J(SwD)为纵坐标
14、),对数据点进行回归,可得到一条能 够代表储层特征的平均无因次J(SwD)曲线。该曲线可用下式表示 ： 应用 ： 求未测岩心的毛管力曲线； 据本层系的J函数曲线,查得不同SwD时的J(SwD), 再反求该层位油藏的毛管力曲线PcHgSHg。 对于具有不同K和岩样的毛管力曲线,用上式进行标准化处理(以 SwD为横坐标，J(SwD)为纵坐标),对数据点进行回归,可得到一条能 够代表储层特征的平均无因次J(SwD)曲线。该曲线可用下式表示 ： 应用 ： 求未测岩心的毛管力曲线； 据本层系的J函数曲线,查得不同SwD时的J(SwD), 再反求该层位油藏的毛管力曲线PcHgSHg。 A,B岩心k=0.2
15、m2,=0.24,Swi=0.5，预测结果见红线：2. J(Sw)函数的特征 因此：对毛管力曲线进行分 组,然后再进行J函数处理,如 果在将毛管力曲线进行平均 时,首先应按岩性和渗透率点 子比较集中,可进行平均；如 果不集中,需继续进行筛选分 组,直至获得比较集中的J函 数曲线。 不同储层J函数曲线不同；同 一储层渗透率差异较大时,也 不能得到统一的J函数曲线。1、毛管力函数的用途将已测岩心的毛管力曲线进行平均，来求未测 岩心的毛管力曲线 2、毛管力函数如何应用七、毛管力函数（J函数）第四节 饱和多相流体岩石的渗流特征 一、 有效渗透率和相对渗透率的概念 1、绝对渗透率（absolute pe
16、rmeability）当岩石孔隙为一种不与岩石发生反应的流体100饱和，层 流流动时测得的渗透率。绝对渗透率只是岩石本身的一种属 性,与通过岩石的流体性质无关。例:有一岩心，长3cm，截面积4.9cm2，在0.1MPa压差下用1mpa.s的盐水100饱和，流量为0.5cm3/s,求岩样渗透率。2、有效渗透率当岩石孔隙中饱和两种或两种以上流体时，岩石让其中一 种流体的通过能力称为有效渗透率或称为相渗透率。油相的有效渗透率Ko气相的有效渗透率Kg水相的有效渗透率Kw岩石的有效渗透率之和总是小于该岩石的绝对渗透率。岩石的有效渗透率是岩石自身属性、流体饱和度及 其在孔隙中的分布的函数。指岩石孔隙中饱和多相流体时,岩石对每一相流体 的有效渗透率与岩石绝对渗透率的比值。3、相对渗透率油相的相对渗透率气相的相对渗透率水相的相对渗透率同一岩石的相对渗透率之和总是小于1。二、 相对渗透率曲线特征及其影
