储层岩石的润湿性-ppt
第三节 储层岩石的渗透性
第三节储层岩石的渗透性（4学时）
一、教学目的
本章从实验的方法入手研究了孔隙介质中的流动规律以及岩石的渗透性。
二、教学重点、难点
达西定律，气体滑脱效应，渗透率的测定以及渗透率的影响因素三、教法说明
课堂讲授和课外习题
四、教学内容
一、达西定律及岩石的绝对渗透率
二、气体滑脱效应
三、渗透率的测定
四、影响渗透率的因素
五、储层岩性参数的平均值处理
（一）、达西定律及岩石的绝对渗透率
1.达西实验和达西方程
1856年，法国水利工程师达西（Darcy）利用人工砂体研究了水的渗滤，达西的试验表明：
人工砂体单位面积水流的体积变化率Q/A，与进口和出口两端面间的水头差h1-h2=△H成正比，而与砂体的长度L成反比：
L
h h K A Q L h h A Q 21
21-'=-∞ 这就是某种名的达西方程。
K '——与多孔介质有关的常数
Z=0，基准面。
如果用压力P 来代替水头h 则有
()
()
g P Z h g
P Z h Z h g P Z h g P ρρρρ2
221
11222111+=+=∴-=-=
代入上式得：
()()l gl P P A K gl P P A K Q L g P P L K L
g P P Z Z K A Q ρρρρ+-''=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⋅'=∴-+⋅'=-+-⋅'=21212121211
K ''——表示某种介质（K '）对某特定流体（P ）的渗透能力，它的大小由介质和流体两者性质而定。
由于K ''同时涉及到流体和介质的影响，所以人们总是希望将流体和介质的影响区分开来，于是在1930年，努定（Nutting ）提出：
油层物理3.2--2004
五、油水在岩石孔道中的分布 1. 亲水岩石中的油水分布 2. 亲油岩石中的油水分布
吸吮过程： 吸吮过程：湿相排驱非 湿相的过程 驱替过程： 驱替过程：非湿相排驱 湿相的过程
注水开发油田
亲水岩石: 亲水岩石: 位于孔道中间的油很容易被驱替出 水驱结束后孔隙空间只剩下被分割的油滴 亲油岩石: 亲油岩石: 位于岩石颗粒表面和微孔隙中的油很 难驱替出来 同样条件下 亲水岩石的水驱采收率 亲水岩石的水驱采收率大于亲油岩石的水驱采收率。 亲油岩石的水驱采收率 岩石的水驱采收率。
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润湿的实质是 固体界面能的 减小
5.润湿反转 5.润湿反转
由于活性物质的吸附，使固体表面的润湿性发 由于活性物质的吸附， 生改变的现象称为润湿反转 润湿反转程度既与固体表面性质和活性剂的性 质有关， 质有关，又和活性剂的浓度有关
二、 储层岩石的润湿性及其影响因素 1.储层岩石的润湿性 1.储层岩石的润湿性
大量实验表明： 大量实验表明： 岩石的润湿性 岩石的润湿性主要取决于 润湿性主要取决于
4.润湿平衡 润湿平衡
杨氏方程： 杨氏方程：
σ 2， σ1， σ1， cosθ ＝ 3＋ 2 3 σ2， σ1， =σ1， cos θ 3 3 2
A = σ 2， σ 1， 3 3
令
润湿张力或附着张力 凡是能使界面能 减小的液体都能 润湿固体表面。 润湿固体表面。
石油大学 油层物理课件 第三章(4)相渗及应用
产水率变化速度
水驱开发效果评价
1.0 0.8 0.6
Kr
（1）含水及含水上升率评价
100 90
Krw Kro
含水，％
80 70 60 50 40 30 20 10
实际 理论
0.4 0.2 0.0
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
0 0 10 20 30 40
第四节 饱和多相流体岩石的渗流特征
三、影响相对渗透率曲线的因素
3、岩石孔隙结构的影响
高渗大孔隙连通性好的岩心：两相渗流区范围较大,共 存水饱和度低,端点(共存水饱和度及残余油饱和度点) 相对渗透率高；
第四节 饱和多相流体岩石的渗流特征
三、影响相对渗透率曲线的因素
3、岩石孔隙结构的影响
低渗小孔隙或大孔隙但连通性不好的岩心：两相渗流 区范围较小,共存水饱和度高,端点相对渗透率低；
第四节 饱和多相流体岩石的渗流特征
三、影响相对渗透率曲线的因素
4、温度的影响 温度升高,束缚 水饱和度增加, 油相相对渗透率 增加,水相相对 渗透率降低；温 度对相对渗透率 影响的基本特征 是整个X形曲线 右移。
第四节 饱和多相流体岩石的渗流特征
四、相对渗透率曲线的测定
1、稳定法 2、不稳定法
3、经验统计公式计算
K o AP Qo o L
第6章储层岩石的渗透性
第二节 气测渗透率及气体滑动效应
二、气体滑脱效应 Slippage effect
为：
Q Qo po p
代入上式，得：
Kg
Qo po
dL pdp
第二节 气测渗透率及气体滑动效应
一、气测渗透率时的计算公式
分离变量，解此微分方程得：
Kg
2Q0 P0 L A(P162 -1P022 )
式中：Kg：气测渗透率，μm2
Po：大气压，atm
Qo：大气压下，气体的体积流量，即出口气体流量
雷诺数Re的定义：
式中：v流速, cm/s ρ流体的密度g/cm3
Re
v
K
3
17.5 2
K：D，ф孔隙度
：mPa.s
Re<0.2～0.3时，达西定律适用
第一节 达西定律及岩石绝对渗透率
三、 达西定律的适用条件 一般取Re=0.2，此时
3
vc
3.5 K
2
大量实验表明，以液体测量岩石的绝对渗透率会受到 许多因素的影响，例如，岩石中的粘土遇水膨胀，岩 石孔隙表面吸附液体等，都会影响渗透率测定的准确 性。
第六章 储层岩石的渗透性
要点回顾
• 储层岩石的五大物理特性: porosity, permeability, saturations, pore structure and wettability
储层岩石的润湿性
1 水湿
润
湿 指
0
数
浓度C
油湿 -1
1
润
湿 指
0
数
-1
水湿 浓度C
油湿
6、润湿滞后现象
• （1）、润湿滞后 • 定义：三相接触周界沿着固体表面移动时，
不能立刻达到平衡而发生的一种滞迟现象。
θ2 θ1
• θ1前进角，湿相驱替非湿相的接触角 • θ2后退角，非湿相驱替湿相的接触角
• 2、润湿滞后的影响因素
润湿相流体总是附着于固体颗粒表面，并
力图占据较窄小的粒隙角隅，而把非润湿
相流体推向更畅通的空隙中间。
• 不同饱和度时油水在空隙中的分布情况
渠道流态
驱替和吸吮过程 1、驱替过程 定义：非润湿相驱出润湿相的过程 称为“驱替过程”。
• 随着驱替过程的进行，润湿相饱和 度逐渐降低，非润湿相饱和度逐渐增 加；
• 2、吸吮过程
• 定义：润湿相驱出非润湿相的过程称 为“吸吮过程”。
• 随着吸吮过程的进行，润湿相饱和 度逐渐增加，非润湿相饱和度逐渐降 低。
第二节 储层岩石的润湿性
一、教学目的 掌握 1、润湿的定义
2、附着功与结合功 3、润湿接触角 4、选择性润湿 5、岩石润湿性的影响因素 6、润湿滞后现象 7、油藏岩石的润湿性 8、油藏岩石润湿性的测定 9、润湿性对油水在岩石孔隙中分布的影响
第8章储层岩石中的界面现象与岩石的润湿性
何自由能都有趋于最小的趋势。由于等体积物体以球体表 面积最小，表面能也最小。所以水银滴掉桌面上变成球形 ，以使自由表面能力为最小。 (3)界面是具有一定厚度的。水与空气表面至少有n个分子层 厚。
第一节 储层流体的相间界面张力
一、两相间的自由表面能 自由表面能的性质 (4)两相分子的极性差越大，表面能越大。水是液体中极性
二、比表面能和表面张力
从因次上看，比表面能等于单位长度上的力，所以习
惯上把比表面能称为表面张力，用 表示。
应当指出，比表面能和表面张力是两个不同的概念， 它们仅仅是数值相等。在热力学上多用比表面能的概 念，而表面张力则多见于力学和工程应用中。
凡是提到某物质的表面张力都应说明另一相是什么。 不加说明者，一般认为另一相为空气。例如，水的表 面张力为72.75mN/m，指水—空气而言。
第一节 储层流体的相间界面张力
一、两相间的自由表面能 二、比表面能和表面张力 三、界面张力的影响因素 四、油藏流体间的界面张力 五、表面张力的测定
第一节 储层流体的相间界面张力
一、两相间的自由表面能 两相分界面统称为界面，当其中一相为气体时，则把
界面称为表面。 物质界面层的分子与其内部分子所处的状态不同，界
油层物理第三章
1.有关润湿的基本概念
定义：三相润湿周界沿固体表面移动迟缓而
产生润湿接触角改变的现象。分为静润湿滞后 和动润湿滞后。
油 水B 2 固
A 1
润湿滞后的前进角和后退角
水驱油；前进角1> ，； 油驱水；后退角2< , 。 1 - 2越大，滞后越严重。
（1）静润湿滞后
定义：是指油、水与固体表面接触的先后次序不
同时所产生的滞后现象。即油驱水，还是水驱油 的过程时所产生的滞后。
当任意曲面为球形时，R1=R2=R，
R
因而，（1）式可写为Pc=2σ/ R （2）
r θ 从图中可以看到：cosθ= r / R，
θ 则 1/R= cosθ/ r ，代入（2）式，得：
该式表明：
P c2 c ro s
(3)
Pc指向弯液面得内侧，即指向非湿相一方。
（1）Pc与毛管半径成反比；毛管半径越小，毛管压力越大。
（1） 润湿：是指流体在界面张力作用下沿 岩石表面流散的现象。即铺展能力，能铺展 开的为润湿，否则为不润湿。
第1章：2储层岩石渗透性
岩石的渗透率。 据布辛格公式
Kf
f b2
12
其中Φf—裂缝孔隙度； Kf—裂缝岩石的渗透率
四、影响岩石渗透率的因素
1.岩石骨架构成及构造力的影响
主要是指岩石的粒度、分选、胶结物和层理等。
四、影响岩石渗透率的因素
2. 岩石孔隙结构的影响
岩石的渗透率与孔隙度有关，凡影响 孔隙结构的因素都影响渗透率。
一、达西定律(线性渗流规律)
储集性直接影响到单位体积岩石中储量的多少，而岩石的 可渗性直接影响油、气井的产能。
1856年，法国水文工程师亨利 ·达西（Herri Darcy）
Q KAP
L
Q＝A K dP
dL
Q—在压差△P下，通过岩心的流量，cm3/s A—岩心截面积，cm2； △P—流体通过岩心的压力差，10-1MPa； L—岩心长度，cm； μ—流体粘度，mPa ·s K—是比例常数，仅与岩性有关，即渗透率，μm2。
1—粗和很粗的颗粒； 2—粗和中等的颗粒； 3—细颗粒； 4—淤泥； 5—粘土
3. 地静压力与地层温度的影响
❖当作用于岩样上的压力越大时，渗透率就相应减小。
❖随温度升高，压力对渗透率的影响将减小。
五、渗透率的测定方法
1.直接测定法
在油层取岩心，实验室直接测得，最常用。都基于达西 定律 常规小岩心的渗透率测定
（完整版）第三章储层岩石的物理性质
（完整版）第三章储层岩⽯的物理性质
第三章储层岩⽯的物理性质
3-0 简介
⽯油储集岩可能由粒散的疏松砂岩构成，也可能由⾮常致密坚硬的砂岩、⽯灰岩或⽩云岩构成。岩⽯颗粒可能与⼤量的各种物质结合在⼀起，最常见的是硅⽯、⽅解⽯或粘⼟。认识岩⽯的物理性质以及与烃类流体的相互关系，对于正确和评价油藏的动态是⼗分必要的。
岩⽯实验分析是确定油藏岩⽯性质的主要⽅法。岩⼼是从油藏条件下采集的，这会引起相应的岩⼼体积、孔隙度和流体饱和度的变化。有时候还会引起地层的润湿性的变化。这些变化对岩⽯物性的影响可能很⼤，也可能很⼩。主要取决于油层的特性和所研究物性参数，在实验⽅案中应考虑到这些变化。
有两⼤类岩⼼分析⽅法可以确定储集层岩⽯的物理性质。
⼀、常规岩⼼实验
1、孔隙度
2、渗透率
3、饱和度
⼆、特殊实验
1、上覆岩⽯压⼒，
2、⽑管压⼒，
3、相对渗透率，
4、润湿性，
5、表⾯与界⾯张⼒。
上述岩⽯的物性参数对油藏⼯程计算必不可少，因为他们直接影响这烃类物质的数量和分布。⽽且，当与流体性质结合起来后，还可以研究某⼀油藏流体的流动状态。
3-1 岩⽯的孔隙度
岩⽯的孔隙度是衡量岩⽯孔隙储集流体（油⽓⽔）能⼒的重要参数。⼀、孔隙度定义
岩⽯的孔隙体积与岩⽯的总体积之⽐。绝对孔隙度和有效孔隙度。
特征体元和孔隙度：对多孔介质进⾏数学描述的基础定义是孔隙度。定义多孔介质中某⼀点的孔隙度⾸先必须选取体元，这个体元不能太⼩，应当包括⾜够的有效孔隙数，⼜不能太⼤，以便能够代表介质的局部性质。
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i p U U U U M i ??=?→?)(lim
酸化过程中的储层伤害及储层保护PPT课件
砂岩储层酸化使用的酸液，不论属于何种体系， 其主要成分为HF，HF与储层矿物反应后可产生多种 沉淀。
酸化过程中的储层伤害及储层保护
钙盐沉淀
HF与CaCO3 CaCO3+2HF→CaF2↓+H2O+CO2↑ CaF2很容易沉淀。CaF2沉淀是由于酸液在储层 中停留时间太长，并且随着酸的消耗，PH上升所 致；加入HCL可增加CaF2的溶解度，减轻伤害。一 般地保持低PH值和减少关井时间可防止CaF2在大 量沉淀。
子与H2S反应也会生成沉淀。 2Fe2++H2S→FeS↓+2H+
FeS在酸液PH值升到1.9时便开始沉淀，PH值升至
3.55时，则完全沉淀，因此对于含有H2S的井，无论 是三价还是二价铁离子都能形成沉淀，故需添加性能
较好的铁离子稳定剂。
酸化过程中的储层伤害及储层保护
铁与沥青质原油结合
酸化作业时，沥清质原油对Fe2+、Fe3+非常敏感。 形成的铁化物(即酸渣)胶体沉淀，既可堵塞储层， 又是一种乳化稳定剂，促使沥清胶质堵塞储层。
减轻水化硅沉淀，可采用如下方法：酸化后迅速排液。 研究表明，残酸在岩心中停留时间越长，水化硅沉淀量越 多；使用低浓度的HF酸化，HF浓度越低，溶解的硅越少， 沉淀出的硅自然也少，注水井可采用过量冲洗，将近井带 的残酸驱至远离井壁。
第一节 储层岩石的润湿性
第三章储层岩石中多相流体的渗流特征（23学时）第一节储层岩石的润湿性（6学时）
一、教学目的
了解流体润湿性的概念，润湿滞后现象以及其影响因素。掌握判断岩石润湿性的方法。了解岩石润湿性与水驱油的相互关系。
二、教学重点、难点
教学重点：
1、岩石润湿性的判断及测定；
2、润湿滞后现象；
3、润湿性对油水的分布和驱油效率的影响。
教学难点
1、岩石润湿性的测定；
2、润湿滞后现象分析。
三、教法说明
课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的数据和图表
四、教学内容
本节主要介绍八个方面的问题：
一、润湿现象（润湿性）的含义
二、结合功和附着功
三、润湿接触角
四、影响润湿性的因素
五、润湿滞后现象
六、油藏岩石的润湿性
七、润湿性的测定方法
八、润湿性对油水分布和驱油效率的影响
（一）、润湿现象（润湿性）的含义
润湿性：非混相流体在固体表面上的流散现象。
通过分析我们不难得出几个结论：
①润湿现象总是发生在三相体系之中，其中一相必为固体，另外两相可以为液液或液气。
②润湿现象也是一种表面现象，是发生在三相（其中一相必为固相）同时存在时，三种相界面上自由表面能平衡（系统的总自由界面能最低）的结果。是自由表面能在三相存在的条件下（其中两相液体在固体表面上）发生作用的一种特殊现象。
③润湿现象主要表现在两相流体在固体表面上争夺面积，它与三个相界面上各自的自由表面能大小有密切关系。其中固相与那一相液体的界面张力低，固体不亲哪一相而憎另一相流体。
④我们平常所说的亲油、亲水是指当两种非混相流体（如油和水）在分子力作用下，某种液体自发地将另一种液体从固体表面驱走的能力。也就是两种液体要比较谁相对来说铺能力强，我们就说固体表面亲谁，或谁亲固体表面，所以说润湿相对的而不是绝对的，一种流体只有同另一种液体相比较也许又为湿相了。如在石英表面上当油水两相比较也许又为比较为非湿相，水为湿相；但当油气共存时，油又为
润湿性
3.2 聚表剂改变岩石润湿性能力评价
储层岩石润湿性是一种综合特性，决定着油藏流体在岩石孔道内的微观分布和原
始分布状态，润湿性的变化将影响毛管压力、相对渗透率、束缚水饱和度、残余油饱
和度。在注水的情况下，岩石孔隙内有油水两相共存，究竟是水附着到岩石表面把油
驱出，还是水只能把孔隙中部的油挤出，这主要是由岩石的润湿性决定的。
3.2.1 润湿性的基本概念
润湿性的定义为：一种流体在其它非混相流体存在条件下，在固体表面展开或粘
附的趋势。在岩石-油-水体系中，其中一种流体在其分子力的作用下，沿固体表面驱走
另一种流体的现象，它反映了固体表面对液体的亲合或憎离特性。将一滴液体滴在物
体表面上，如果液体能在表面迅速铺开，说明液体润湿固体表面，如果液滴不散开，
则说明液体不能润湿固体表面。
在讨论润湿现象时，通常总是指三相体系：一相为固体，另一相为液体，第三相
为气体或另一种液体。说某种液体润湿固体与否，总是相对于另一相气体（或液体）
而言的。如果某一相液体能润湿固相，则另一相就不润湿固相。润湿具有选择性和相
对性
[76]
。
3.2.1.1 润湿程度的表征
润湿性是岩石的基本特性之一，对油气水在孔隙中的分布、驱油效率、最终采收
率都有明显的影响。因此，需要定性或定量的描述岩石润湿程度，一般用润湿角或附
着功来表示。
（1）润湿角
通过液-液-固或气-液-固三相交点作液-液或液气界面的切线，切线与固-液界面之
间的夹角成为润湿接触角，用θ表示，并规定θ从极性大的液体一面算起，它的大小表征岩石表面为液体选择润湿的程度。
按照润湿角的不同将岩石润湿性分为以下几种情况：
第三章(3-2)润湿性
（1）岩石的矿物组成 （2）油藏流体组成的影响
原油的组成非常复杂，按对润湿性的影响其物质可分为三类，（1）非极性 的烃类（主要组成），（2）含有极性的氧、硫、氮的化合物，（3）原油中 的极性物质或称活性物质。 图8—29表示对同样石英矿物表面，当原油的组成不同时，润湿接触角也不同。 当油相为异辛烷时，水能润湿石英表面；当油相为异奎啉时，水却不能润湿 石英表面；当油相为环烷酸时，其接触角为35°，水能润湿其表面。 （3）表面活性物质的影响 （4）岩石孔隙表面的非均质及粗糙度的影响
由上式看出，θ角越小，附着功W越大，即湿相流体（水）对岩石的润湿程度越 强； 因此，研究附着功的意义是：用附着功判断岩石润湿性。
5、润湿反转现象
润湿反转：在一定条件下，加入表面活性剂（或其它的特殊处理方法）， 使岩石表面的亲水性和亲油性相互转化的现象。
表面活性物质自发地吸附在两相界面上并使界面张力减小，因此，表 面 活性物质吸附于岩石表面，将可能导致： （1）亲水性的岩石表面的亲水性变弱甚至变成亲油性表面； （2）亲油性的岩石表面的亲油性变弱甚至变成亲水性表面。
润湿滞后的影响因素包括：
倾斜一个角度α
1、润湿次序（三相周界的移动方向）的影响
润湿次序的含义：固体（岩石）表面一开始是和油接触，后来水把油驱 赶走代之以水和固体（岩石）表面接触，或者是反之的情况。