第三章(3-3)毛管压力.ppt

第三节 储层岩石的毛管压力;一、毛管中液体的上升及毛（细）管压力 ;拉液柱向上的作用力是润湿张力A； A = σ2,3 - σ1,3 = σ1,2 cosθ 毛细管中拉液柱的总润湿张力为：2πr σw,g cosθ(向上) 毛细管中液柱重量的增加为:πr2h(ρw_ρg)g (向下) 式中g为重力加速度，ρg为空气密度。 液面稳定(平衡)时有: 2πr σw,g cosθ= πr2h(ρw_ρg)g 有: h= 2 σw,g cosθ/r (ρw_ρg)g 若空气为油时, 有: h= 2 σw,o cosθ/r (ρw_ρo)g ;2、毛细管力（毛管力） 图（a）中弯液面上侧B1点的压力为：Pb 弯液面下侧B点的压力：Pw 毛管中A的压力为:Pa 它们之间的关系为: Pb+hρgg= Pa Pw+ hρwg= Pa 所以有：Pb- Pw=h(ρw_ρg)g ;令：Pb- Pw=h(ρw_ρg)g =Pc Pc—毛细管力（毛管力）：是毛细管中弯液面两侧非润湿相与湿相的压力差。 Pc的方向，指向弯液面的凹方向； Pc的大小： 因为： Pc=h(ρw_ρg)g； h= 2 σw,g cosθ/r (ρw_ρg)g 所以有：Pc= 2 σw,g cosθ/r 油水-玻璃系统有： Pc= 2 σw,o cosθ/r 毛管力的通式为： Pc= 2 σcosθ/r σ为两流体之间的界面（表面）张力，θ为系统的接触角； ;毛管力的性质： （1） Pc与毛管半径r成反比，r越小， Pc越大； （2） Pc与两相流体的界面自由能σ成正比，σ越大， Pc越大； （3） Pc与cosθ成正比， θ＜90°时，毛管孔道亲水，毛管力Pc为正，水面自发上升； θ＞90°时，毛管孔道亲油，毛管力Pc为负，水面自发下降； （4）倾斜毛管的毛管力的特征（如图）;3、油藏岩石毛管力的作用 油藏岩石，特别是砂岩岩石孔道极小，而将其视为一种理想的毛细管，因此，油藏岩石的毛管力就可以用上述的毛细管现象来描述。 （1）油藏形成中的作用 由于油藏中的孔隙大小不一，可看成是由大小不同的毛细管组成，使 得油藏在形成时，油水界面和油气界面不是一个镜面，而是一个油水过渡 带和油气过渡带，且油藏中油水过渡带的宽度比油气过渡带的宽度要宽。 因为：hog= 2 σo,g cosθ/r (ρo_ρg)g how= 2 σo,w cosθ/r (ρw_ρo)g 假定两个过渡带中的θ、r相同 因为： (ρo_ρg)＞(ρo_ρw) 又因为：油中溶解有大量的天然气，且油气间的极性差远小 于油水间的极性差，使得σo,w＞ σo,g 所以有： how ＞ hog ;（2）驱油过程中的作用;二、任意曲面的附加压力;二、任意曲面的附加压力; 2、毛细管中的毛管力 Pc=2σ/R ;图9—5亲水毛管中的弯曲界面——球面与柱面 ; ; ; ; ; ;球形曲面产生的毛管力：（垂向指向毛管管壁，使管壁处流体粘度增大。） 柱面产生的毛管力：：（垂向指向毛管中心，使管壁处流体粘度减小。） 故油柱（或珠泡）静态的毛管力效应PI为： 由上式可以看出，油水界面张力越大，毛管半径越小，管壁的亲水性越强，则作用于管壁液膜的毛管力也就越大，液膜达到平衡之前其厚度减小也越快。 ;图9—11 外加压差使弯液面变形 ;对于前进弯液面： 对于后退弯液面： 因 ，故 0，所以说是与驱动力相反的作用力，即阻力， 越大，毛管阻力越大。由于珠泡的运动和润湿滞后所产生的两弯液面变 形会给驱动带来阻力，由于这种曲面变形所产生的阻力为 那么要使珠泡运动就必须多施加的力： 只有当球泡两端压差克服了上述的PI、PII和液膜的反常粘滞阻力之后，珠泡才能流动，尽管这些阻力不太大，但这只是一个珠泡的情形，倘若孔道（毛细管）中有一连串的珠泡存在，那么它们对水驱油所形成的阻力是相当大的。所以说非湿相的流动条件就是驱替力要大过毛管力。; ; ; ; ;图9—15毛管直径突变引起毛管滞 ; ;润湿研究对象： 　 不混容的两相液体－固体三相