3.4多相流体渗流特征解析.ppt

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1、教学目的：教学目的：1 1、掌握有效渗透率、相对渗透率、流度比的、掌握有效渗透率、相对渗透率、流度比的 概念概念2 2、理解相对渗透率曲线的影响因素；、理解相对渗透率曲线的影响因素；3 3、掌握相对渗透率曲线的应用；、掌握相对渗透率曲线的应用；4 4、学会分析相对渗透率曲线的形态和特征。、学会分析相对渗透率曲线的形态和特征。第四节第四节 多孔介质中的相对渗透率特征多孔介质中的相对渗透率特征11.相相(有效有效)渗透率渗透率 相渗透率相渗透率:指多相流体共存和流动时指多相流体共存和流动时,岩石允许其中某一相流体通过能岩石允许其中某一相流体通过能力大小力大小,称为该相流体的相渗透率或有效渗透率称为

2、该相流体的相渗透率或有效渗透率。一一.相对渗透率的概念相对渗透率的概念2 例一：例一：L=3cm,A=2cm2,=1mPa.s的盐水的盐水100%饱和，饱和，P=0.2MPa,Q=0.5 cm3/s.则该岩样的则该岩样的K绝为绝为:例二例二:如果如果 =3mPa.S 的油的油100%饱和岩心饱和岩心,P=0.2MPa，Q=0.167 cm3/s,K绝为绝为:结论结论:绝对渗透率是岩石固有的性质绝对渗透率是岩石固有的性质,与通过岩石的流体性质无关。与通过岩石的流体性质无关。3 例三：用油水同时流过此岩心，测得盐水的饱和度为例三：用油水同时流过此岩心，测得盐水的饱和度为Sw=70%，和油的饱和度为

3、和油的饱和度为So=30%时，盐水的流量为时，盐水的流量为 0.30 cm3/s,而油的流量为而油的流量为 0.02cm3/S,此时油、水的相渗透率此时油、水的相渗透率为多少为多少?解：解：(1)当当Sw=70%时，盐水的有效渗透率时，盐水的有效渗透率Kw 为：为：(2)当当So=30%时，油的有效渗透率时，油的有效渗透率Ko为：为：Ko+Kw=0.27(m2)K绝绝=0.375(m2)4 结论结论:多相共渗时多相共渗时,Ki K绝绝(i=o,g,w),即即:多相多相共渗时共渗时,同一岩石中的各相流体的相渗透率之和总是同一岩石中的各相流体的相渗透率之和总是小于岩石的绝对渗透率。小于岩石的绝对渗

4、透率。原因：多相共渗时，共用同一渠道的各相流体相互干原因：多相共渗时，共用同一渠道的各相流体相互干扰，不仅要克服粘滞阻力，还要克服毛管力扰，不仅要克服粘滞阻力，还要克服毛管力Pc，附附着力和由于液阻现象增加的附加阻力。对某一相而着力和由于液阻现象增加的附加阻力。对某一相而言，其它相的存在实际降低了该相的流动空间。言，其它相的存在实际降低了该相的流动空间。2相对渗透率相对渗透率 定义定义:多相共渗时多相共渗时,某一相流体的有效渗透率与岩石某一相流体的有效渗透率与岩石的绝对渗透率之比。的绝对渗透率之比。5通式：通式：Kro =Ko/K；Krg =Kg/K；Krw=Kw/K 由例三可知：油、水的相对

5、渗透率：由例三可知：油、水的相对渗透率：结论：尽管结论：尽管Sw+So=100%，但但 Kro+Krw=72%20%50%50%Krw(Swmax)1m2时，粘度，粘度比的影响可以忽略。比的影响可以忽略。粘度比只有在含油粘度比只有在含油饱和度和度较高高时才有影响；而含水才有影响；而含水饱和度和度很高很高时，粘度比的影响就很小了。，粘度比的影响就很小了。B.流体中表面活性物流体中表面活性物质的影响的影响（见教材教材图1317）表面活性物表面活性物质的存在，可以改的存在，可以改变油、水的存在形式（分散油、水的存在形式（分散相或分散介相或分散介质），分散介），分散介质的渗透能力大于分散相。的渗透能力

6、大于分散相。154）油水饱和顺序（饱和历史）的影响）油水饱和顺序（饱和历史）的影响 流体作为驱动相时的相对渗透率大于作为被驱动相时相流体作为驱动相时的相对渗透率大于作为被驱动相时相对渗透率。对渗透率。Kr驱动驱动Kr被驱动被驱动。对于同一饱和度，作为驱动相时是全部连续，而作为被对于同一饱和度，作为驱动相时是全部连续，而作为被驱动相时只有部分连续，所以，驱动相时只有部分连续，所以，Kr驱动驱动Kr被驱动被驱动。驱动相流体争先占据阻力小的大孔道，并有沿大孔道高驱动相流体争先占据阻力小的大孔道，并有沿大孔道高速突进的趋势，所以，速突进的趋势，所以，Kr驱动驱动Kr被驱动被驱动。16175）温度对相对

7、渗透率的影响）温度对相对渗透率的影响6）驱动因素的影响）驱动因素的影响=L/K P0.5106进入自模拟区进入自模拟区18三、三、三相体系的相对渗透率三相体系的相对渗透率1920四、四、相对渗透率的测定和计算相对渗透率的测定和计算1.稳态法稳态法21末端效应末端效应 定义：定义：在岩心端面，由于毛细管孔道突然失去连续性而引起在岩心端面，由于毛细管孔道突然失去连续性而引起的距岩心端面一定范围内湿相饱和度偏高和出口见水出现短的距岩心端面一定范围内湿相饱和度偏高和出口见水出现短暂滞后的现象。暂滞后的现象。消除办法：消除办法：1）增大流速，减少末端效应当影响范围；）增大流速，减少末端效应当影响范围；2

8、）增加实验岩心长度，降低末端效应存在长度占岩心总长度）增加实验岩心长度，降低末端效应存在长度占岩心总长度的百分数；的百分数；3）三段岩心法。）三段岩心法。22 2.非稳态法（非稳态法（又分为恒速法和恒压法）又分为恒速法和恒压法）23 2.非稳态法（非稳态法（又分为恒速法和恒压法）又分为恒速法和恒压法）2425264.用毛管压力曲线计算相对渗透率曲线用毛管压力曲线计算相对渗透率曲线基本理论基本理论:泊稷叶定律泊稷叶定律,单根毛管内的流量为单根毛管内的流量为:设单根毛管体积为设单根毛管体积为V,则则从毛管力定义出发从毛管力定义出发:27 假设岩石由假设岩石由 n 根不等直径的毛管所组成根不等直径的

9、毛管所组成,其总流量为其总流量为:又因为又因为:Vi=VP I对实际岩石对实际岩石,由达西公式得由达西公式得:28 则：则：又设任一根毛管孔道体积又设任一根毛管孔道体积Vpi 与所有毛管孔道总体积与所有毛管孔道总体积Vp 的的比值为该毛管孔道在总的毛管系统中的饱和度比值为该毛管孔道在总的毛管系统中的饱和度,即即:Si=Vpi/Vp ,Vp=Vpi/Si 所以所以:=Vp/AL=Vpi/ALSi,则则:Vpi=ALSi 引入校正系数引入校正系数 29作法如下：作法如下：测出毛管压力曲线测出毛管压力曲线（Pc Sw 曲线），曲线），作成作成 1/PC2 Sw 曲曲线，并求出该曲线下线，并求出该曲线

10、下包面积，即可算出岩包面积，即可算出岩石的绝对渗透率。石的绝对渗透率。30有效渗透率和相对渗透率计算有效渗透率和相对渗透率计算:31引入：引入：孔隙介质中只有一种流体饱和时的遇曲度；孔隙介质中只有一种流体饱和时的遇曲度；wt湿相的与迂曲度；湿相的与迂曲度；nwt 非湿相的迂曲度；非湿相的迂曲度；r wt=/wt湿相的迂曲度比值；湿相的迂曲度比值；r nwt=/nwt非湿相的迂曲度比值。非湿相的迂曲度比值。3233五、相对渗透率曲线的应用五、相对渗透率曲线的应用1.计算油井产量、水油比和流度比计算油井产量、水油比和流度比 Ko=K Kro Kw=K Krw 流度流度:流体的有效渗透率与其粘度之比

11、。反应了流体流动的难易流体的有效渗透率与其粘度之比。反应了流体流动的难易程度程度。流度比：流度比：指驱替相的流度与被驱替相的流度之比指驱替相的流度与被驱替相的流度之比2.利用相对渗透率曲线确定储层中油水的饱和度分布、利用相对渗透率曲线确定储层中油水的饱和度分布、100%产产纯水面的位置纯水面的位置水的流度水的流度油的流度油的流度34ABC产纯油油水同产产纯水100%含水油水混合带20 80 100Sw%液柱高度，m相对渗透率KroKrwSwiSor3536373 3利用相对渗透率曲线分析油井产水规律利用相对渗透率曲线分析油井产水规律定义：产水率是油水同产时产水量与总产液量的比值。定义：产水率是

12、油水同产时产水量与总产液量的比值。38394041 曲线的特点：随曲线的特点：随Sw上升，开始、最后上升，开始、最后fw 增大不多。中间段增大不多。中间段fw上升上升最快。最快。分析大量的分析大量的Kri曲线有：曲线有：含水饱和度含水饱和度(Sw),%产水率产水率(fw),%20 40 60 80 10020 40 60 80 100fw(Sw)0 1 2 3 4424 4 利用相对渗透率曲线计算水驱采收率利用相对渗透率曲线计算水驱采收率431515从某一油从某一油层层取一有代表性的岩取一有代表性的岩样样，用半渗透隔板法以油，用半渗透隔板法以油驱驱水水测测得毛管得毛管压压力曲力曲线线,同同时还

13、测时还测得得该该岩岩样样的相的相对对渗透率曲渗透率曲线线。实验实验中所用的油水均中所用的油水均为该为该油油层层的原油和地的原油和地层层水。从水。从许许多多测测定定资资料料综综合判断，合判断，该该油油层层的自由水平面的自由水平面为为海拔海拔-3180m-3180m，地，地层层条件下条件下油水密度差油水密度差为为0.3g/cm0.3g/cm3 3，求，求该该油油层层的油水界面位置，的油水界面位置，油水油水过过渡渡带带厚度厚度水驱采收率水驱采收率。，求该油层的油水界面位置及油水过渡带厚度。44，求该油层的油水界面位置及油水过渡带厚度。0 20 40 60 80 1000 20 40 60 80 10

14、0-2.0-2.0-1.6-1.6-1.2-1.2-0.8-0.8-0.4-0.4-0 0 含水饱和度含水饱和度%相相对对渗渗透透率率2.0-1.6-1.2-0.8-0.4-0-0 20 40 60 80 100含水饱和度含水饱和度%毛毛管管压压力力公公斤斤力力/厘厘米米245，求该油层的油水界面位置及油水过渡带厚度。1717如果孔隙最窄处的半径为如果孔隙最窄处的半径为1010-4-4cmcm，油气表面张力为，油气表面张力为30mN/m30mN/m，由于低于饱和压力，油中已经出现半径为，由于低于饱和压力，油中已经出现半径为3 31010-4-4cmcm的气泡，试计算气泡通过此孔隙时需要多大的压

15、差？设油的的气泡，试计算气泡通过此孔隙时需要多大的压差？设油的比重为比重为0.850.85，那么此压差相当于多高的油柱？，那么此压差相当于多高的油柱？46，求该油层的油水界面位置及油水过渡带厚度。1818某岩样的油水毛管压力试验结果如下某岩样的油水毛管压力试验结果如下油水毛管油水毛管压压力力试验结试验结果果PcPc（MpaMpa）0 00.03030.03030.03650.03650.03860.03860.07240.07240.10820.10820.24130.2413SwSw（%）10010010010090.190.182.482.443.743.732.232.229.829.8

16、若若该该岩岩样样取自距油水界面以上取自距油水界面以上30.48m30.48m的一个点，已知油水的一个点，已知油水密度分密度分别为别为1.025g/cm31.025g/cm3和和0.72080.7208g/cm3g/cm3，试估计该剖面的含水，试估计该剖面的含水饱和度；饱和度；若油水界面张力若油水界面张力coscos为为25mN/m25mN/m，并且该岩样的孔隙度为，并且该岩样的孔隙度为18%18%，渗透率为，渗透率为1001001010-3-3mm2 2，已知汞的界面张力，已知汞的界面张力370mN/m370mN/m，请绘出渗透率为请绘出渗透率为25251010-3-3mm2 2，孔隙度为，孔隙度为13%13%，具有类似岩性的，具有类似岩性的一个样品的压汞毛管压力曲线。一个样品的压汞毛管压力曲线。47WWW.CNPC.COM.CNWWW.CNPC.COM.CN48