油层物理第三章公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx
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1、第三章第三章 饱和多相流体油藏岩石渗流特性饱和多相流体油藏岩石渗流特性基本概念:基本概念:1.相界面:相界面:互不相溶两相之间接触面。互不相溶两相之间接触面。2.表面:表面:两相中有一相为气相界面。两相中有一相为气相界面。3.界面现象:界面现象:发生在界面上物理、化学现象。发生在界面上物理、化学现象。第1页第1页第三章第三章 饱和多相流体油藏岩石渗流特性饱和多相流体油藏岩石渗流特性问题:问题:1.油藏中油藏中油水界面油水界面是平面吗?是平面吗?2.油水在岩石孔隙中如何油水在岩石孔隙中如何分布分布?3.为何进行为何进行间歇注水间歇注水?交替注水、注气交替注水、注气?第2页第2页第一节第一节 油藏
2、流体界面张力油藏流体界面张力1、两相界面界面能:、两相界面界面能:1.1 定义定义界面层界面层从两相界面到分子力场达从两相界面到分子力场达到平衡分子层厚度。到平衡分子层厚度。界面能界面能界面层内分子比相内部分界面层内分子比相内部分子多含有那部分能量。子多含有那部分能量。第3页第3页第一节第一节 油藏流体界面张力油藏流体界面张力1、两相界面界面能:、两相界面界面能:1.2 界面能特性:界面能特性:界面能依存于两相界面。界面能依存于两相界面。界面能分布于整个界面层。界面能分布于整个界面层。第4页第4页第一节第一节 油藏流体界面张力油藏流体界面张力1.2 界面能特性:界面能特性:界面越大,界面能也越
3、大;界面越大,界面能也越大;界面能大小与两相分子界面能大小与两相分子极性相关。极性相关。极性相近原则:极性相近原则:极性相近分子间引力大。极性相近分子间引力大。界面能与物质相态相关系。界面能与物质相态相关系。U气气液液U液液液液第5页第5页第一节第一节 油藏流体界面张力油藏流体界面张力2、比界面能或界面张力、比界面能或界面张力2.1 定义定义:定义定义1:界面单位面积上所含有界面能。:界面单位面积上所含有界面能。单位:单位:第6页第6页第一节第一节 油藏流体界面张力油藏流体界面张力2、比界面能或界面张力、比界面能或界面张力定义定义2:作用于界面单位长度上:作用于界面单位长度上收缩力收缩力,亦,
4、亦称为界面张力。称为界面张力。用金属丝做成框架,用金属丝做成框架,中间是肥皂膜:中间是肥皂膜:圆形金属框内有一肥皂圆形金属框内有一肥皂膜,中间放一不规则纤膜,中间放一不规则纤维丝环:维丝环:第7页第7页第一节第一节 油藏流体界面张力油藏流体界面张力2.2 界面张力作用方向:界面张力作用方向:作用点:三相周作用点:三相周界接触点界接触点作用方向:指向作用方向:指向界面收缩方向界面收缩方向第8页第8页第一节第一节 油藏流体界面张力油藏流体界面张力2.3 影响界面张力原因影响界面张力原因 但凡影响分子间作用力原因都影响界面张但凡影响分子间作用力原因都影响界面张力。力。物质成份;物质成份;物质相态;物
5、质相态;两物质两物质极性;极性;温度、压力等。温度、压力等。2.3.1 影响油气界面张力原因:影响油气界面张力原因:温度温度:P一定,温度一定,温度界面张力界面张力温度温度液体分子间距离液体分子间距离分子间引分子间引力力,F净净。第9页第9页第一节第一节 油藏流体界面张力油藏流体界面张力压力压力:温度一定,:温度一定,P界面张力界面张力溶解气溶解气Rs:油中溶解气量增长,油气界面张力:油中溶解气量增长,油气界面张力第10页第10页第一节第一节 油藏流体界面张力油藏流体界面张力2.3.2 影响油水界面张力原因影响油水界面张力原因 油、水构成、油中活性物质多少,油、水构成、油中活性物质多少,p、t
6、及溶解气多少等。及溶解气多少等。普通油越重,普通油越重,油油水水越大,越大,Rst 油油水水第11页第11页第一节第一节 油藏流体界面张力油藏流体界面张力3、吸附作用、吸附作用吸附吸附:把溶于两相系统中:把溶于两相系统中物质,在相界面物质,在相界面浓集浓集现象。现象。第12页第12页第一节第一节 油藏流体界面张力油藏流体界面张力比吸附:比吸附:单位面积界面层中溶质多单位面积界面层中溶质多余物质量(余物质量(mol数)。数)。吸附符合吸附符合“极性均衡极性均衡”原则原则:A极性极性B极性极性C极性,则极性,则B吸附与吸附与A、C两相之间。两相之间。第13页第13页第一节第一节 油藏流体界面张力油
7、藏流体界面张力比吸附、界面张力与活性比吸附、界面张力与活性剂浓度关系剂浓度关系第14页第14页第一节第一节 油藏流体界面张力油藏流体界面张力第一节第一节 小结小结1、两相界面界面能:、两相界面界面能:2、比界面能或界面张力、比界面能或界面张力 界面张力作用方向界面张力作用方向3.吸附作用吸附作用第15页第15页第二节第二节 油藏岩石润湿性和油水分布油藏岩石润湿性和油水分布1、润湿概念、润湿概念润湿:指液体在分子力作用下在固体表面润湿:指液体在分子力作用下在固体表面流散现象。流散现象。润湿角润湿角:过三相周界点,作液滴表面切线,切线与过三相周界点,作液滴表面切线,切线与固体表面夹角即为润湿角。固
8、体表面夹角即为润湿角。对于油水系统,普通从水那边算起:对于油水系统,普通从水那边算起:第16页第16页第二节第二节 油藏岩石润湿性和油水分布油藏岩石润湿性和油水分布第17页第17页第二节第二节 油藏岩石润湿性和油水分布油藏岩石润湿性和油水分布附着张力(或润湿张力)附着张力(或润湿张力)润湿实质:固体表面能减小。润湿实质:固体表面能减小。润湿规律:固液两相极性差越小,液体越能润湿固体。润湿规律:固液两相极性差越小,液体越能润湿固体。第18页第18页第二节第二节 油藏岩石润湿性和油水分布油藏岩石润湿性和油水分布润湿反转润湿反转 由于活性物质吸附,使岩石表面润湿性发生改变由于活性物质吸附,使岩石表面
9、润湿性发生改变现象成为润湿反转。现象成为润湿反转。润湿反转程度润湿反转程度与固体性质、活性剂性质及浓度相关。与固体性质、活性剂性质及浓度相关。第19页第19页第二节第二节 油藏岩石润湿性和油水分布油藏岩石润湿性和油水分布2、储层岩石润湿性及其影响原因、储层岩石润湿性及其影响原因2.1 油藏岩石亲油、亲水性争论:油藏岩石亲油、亲水性争论:岩石是岩石是亲水亲水;岩石是岩石是亲油亲油;实际油藏岩石既有实际油藏岩石既有亲水亲水,也有,也有亲油亲油;从微观角度,尚有从微观角度,尚有斑状润湿斑状润湿和和混合润湿混合润湿现象。现象。第20页第20页第二节第二节 油藏岩石润湿性和油水分布油藏岩石润湿性和油水分
10、布2、储层岩石润湿性及其影响原因、储层岩石润湿性及其影响原因2.1 油藏岩石亲油、亲水性争论:油藏岩石亲油、亲水性争论:第21页第21页第二节第二节 油藏岩石润湿性和油水分布油藏岩石润湿性和油水分布2、储层岩石润湿性及其影响原因、储层岩石润湿性及其影响原因2.2 影响油藏岩石润湿原因影响油藏岩石润湿原因 但凡影响但凡影响油油-固、水固、水-固固界面张力原因都影响岩石界面张力原因都影响岩石润湿性。润湿性。第22页第22页第二节第二节 油藏岩石润湿性和油水分布油藏岩石润湿性和油水分布3、润湿滞后、润湿滞后3.1 定义:定义:由于三相周界沿固体表面由于三相周界沿固体表面移动缓慢,而使润湿角发移动缓慢
11、,而使润湿角发生改变现象。生改变现象。第23页第23页第二节第二节 油藏岩石润湿性和油水分布油藏岩石润湿性和油水分布3.2 影响润湿滞后原因影响润湿滞后原因与三相周界移动方向相关:与三相周界移动方向相关:o静润湿滞后:因为润湿次序不同而引发润湿角改变现象。第24页第24页第二节第二节 油藏岩石润湿性和油水分布油藏岩石润湿性和油水分布3.2 影响润湿滞后原因影响润湿滞后原因与三相周界移动速度相关:与三相周界移动速度相关:动润湿滞后:动润湿滞后:由于流体流动速由于流体流动速度引起润湿角改变现象。度引起润湿角改变现象。第25页第25页第二节第二节 油藏岩石润湿性和油水分布油藏岩石润湿性和油水分布3.
12、2 影响润湿滞后原因影响润湿滞后原因与固体表面粗糙度及活性剂吸附相关与固体表面粗糙度及活性剂吸附相关第26页第26页第二节第二节 油藏岩石润湿性和油水分布油藏岩石润湿性和油水分布4、岩石润湿性及界面张力测定、岩石润湿性及界面张力测定4.1 直接法直接法测润湿角法测润湿角法光学投影法光学投影法注意:注意:矿物表面矿物表面要十分光滑,要有要十分光滑,要有足够稳定期间。足够稳定期间。用磨光石英代用磨光石英代表砂岩;用方解石表砂岩;用方解石代表碳酸岩。代表碳酸岩。第27页第27页第二节第二节 油藏岩石润湿性和油水分布油藏岩石润湿性和油水分布吊板法测界面张力及润湿角吊板法测界面张力及润湿角 界面张力测定
13、办法:液滴(或气泡)最大压力法、界面张力测定办法:液滴(或气泡)最大压力法、吊板法、悬滴法。吊板法、悬滴法。第28页第28页第二节第二节 油藏岩石润湿性和油水分布油藏岩石润湿性和油水分布第29页第29页第二节第二节 油藏岩石润湿性和油水分布油藏岩石润湿性和油水分布4.2 间接法间接法自吸法自吸法自吸吸入法自吸吸入法第30页第30页第二节第二节 油藏岩石润湿性和油水分布油藏岩石润湿性和油水分布4.2 间接法间接法自吸法自吸法自吸驱替法自吸驱替法第31页第31页第二节第二节 油藏岩石润湿性和油水分布油藏岩石润湿性和油水分布4.2 间接法间接法自吸法自吸法自吸驱替法自吸驱替法第32页第32页第二节第
14、二节 油藏岩石润湿性和油水分布油藏岩石润湿性和油水分布5、油水在岩石孔道中分布、油水在岩石孔道中分布5.1 分布规律分布规律第33页第33页第二节第二节 油藏岩石润湿性和油水分布油藏岩石润湿性和油水分布5.2 油水在岩石孔隙中流动形态油水在岩石孔隙中流动形态渠道流渠道流第34页第34页第二节第二节 油藏岩石润湿性和油水分布油藏岩石润湿性和油水分布5.3 水驱油过程:水驱油过程:亲水岩石:亲水岩石:吸吮过程:吸吮过程:湿相驱替非湿相过程。湿相驱替非湿相过程。第35页第35页第二节第二节 油藏岩石润湿性和油水分布油藏岩石润湿性和油水分布5.3 水驱油过程:水驱油过程:亲油岩石:亲油岩石:驱替过程:
15、驱替过程:非湿相驱替湿相过程。非湿相驱替湿相过程。第36页第36页第三节第三节 油藏岩石毛管力油藏岩石毛管力1、毛管中液体上升现象、毛管中液体上升现象1.1 毛管插入水中毛管插入水中三相周界受力三相周界受力水柱受到向上及向下力:水柱受到向上及向下力:毛管力毛管力第37页第37页第三节第三节 油藏岩石毛管力油藏岩石毛管力毛管插入水中毛管插入水中毛管力大小毛管力大小=拉起拉起h高高水柱产生压力水柱产生压力毛管插入油水界面处毛管插入油水界面处毛管力大小毛管力大小=拉起拉起h高水柱产生压力水柱受到浮力高水柱产生压力水柱受到浮力第38页第38页第三节第三节 油藏岩石毛管力油藏岩石毛管力毛管中弯液面两侧非
16、湿相与湿相压力差。毛管中弯液面两侧非湿相与湿相压力差。毛管力:毛管力:方向方向:指向弯液面凹侧:指向弯液面凹侧大小大小:液柱产生压力:液柱产生压力分析:分析:Pc与与cos;与与成正比;成正比;与与r成反比。成反比。第39页第39页第三节第三节 油藏岩石毛管力油藏岩石毛管力Pc:是润湿张力与界面张力是润湿张力与界面张力共同作用对其弯液面内共同作用对其弯液面内部产生附加压力。部产生附加压力。第40页第40页第三节第三节 油藏岩石毛管力油藏岩石毛管力1.3 毛管力公式应用毛管力公式应用阐明油藏中油阐明油藏中油-水、油水、油-气界面不是一个平面,而是气界面不是一个平面,而是一个过渡带。一个过渡带。普
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