提高原油采收率原理(1)
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第 11 页
资源学院石油系 Yuan Caiping
Chapter 1 水驱油机理
8 w L
此时流速最大
当0<x<L时：
Vx 0 Vx x Vx l
此时流速在上 述两者之间
2010年11月10日
资源学院石油系 Yuan Caiping
第 10 页
Chapter 1 水驱油机理
并联毛管 在r1<r2情况下
PA
注水
注水
r1 μw x1 r2 μw x2
L
Vr1油
μo μo
2
μw
x
r
r r 8[ w x o ( L x )]V r2 r ( PA PB ) 8[ w x o ( L x )]
2
8 o ( L x ) V
2
V，μo
L
V—油水界面推进速度；
L—A、B两点间的毛管长度； x—油水界面距入口端A的距离； r—毛管半径。
或V
中国地质大学石油工程专业选修课
提高原油采收率原理
ENHANCED OIL RECOVERY THEORY
袁彩萍
2010.11.10
2010年11月10日 资源学院石油系 Yuan Caiping
第1页
Chapter 1 水驱油机理
本章的重点：
1、从微观和宏观上分析水驱油的形成机理；
2、从平面、垂向上分析水驱油采收率低的主 要原因； 3、从驱油动力（粘滞力）和阻力（毛管力） 因素着手，探讨提高水驱油采收率的主要途径。
式中：
S o1 o B Bo o 1 E D S o1 B o1
S
S O1 — 注水开始时（ 平均压力为P ） 的含油饱和度， 分数； 1 S O — 注水期间某一特定时刻的平均含油饱和度， 分数； Bo1 — 在压力P 1下原油地层体积系数； Bo — 注水期间某一特定时刻的原油体积系数。
注水
r
水θ
Pc
2 ow cos Pc Po Pw － r
对于亲油毛管，由于θ>90°, 必然有Po<Pw。
Pc方向指向水相，与水驱油方向相反，是水驱油的阻力，要实 现水驱油必须建立人工压差克服毛管力。
2010年11月10日 资源学院石油系 Yuan Caiping 第4页
Chapter 1 水驱油机理
2010年11月10日
资源学院石油系 Yuan Caiping
第2页
Chapter 1 水驱油机理
第一节 油藏排驱过程中的力
1、毛细管力 （1）亲水毛管
毛管中，因为两种不互溶液体中的界面存在张力， 在分界面上存在压力差，这个压力差称毛管压力。 界面张力（σ）:指表平面的单位表面长度上的作
2 cos Pc r
2010年11月10日 资源学院石油系 Yuan Caiping 第7页
Chapter 1 水驱油机理
当被波及的孔隙体积中含油饱和度降至残余油饱和度 （Sor）时，油的地层体积系数（FVF）相等：
S E 1 or D So1
例：一个油藏在钻井后即将注水开发。模拟油藏条件 先所做的注水试验表明，岩心的剩余油饱和度为0.28， 而其原始含油饱和度为0.67。如果原油的FVF为1.4且在 注水过程中不变的话，试计算注水驱替效率。 解:
P—穿过孔隙介质的压降，P2-P1
L—孔隙介质的长度; K—孔隙介质中的渗透率; —孔隙介质中的孔隙度; —流体的粘度;
V—流体在孔隙介质中的平均速度。
2010年11月10日 资源学院石油系 Yuan Caiping 第6页
Chapter 1 水驱油机理
第二节 微观水驱油机理
注水驱油微观效率（ED）： ED等于从注入水波及过的单位孔隙体积 中采出的油量（地面储罐条件下）除以注水开始时被水波及的单位 体积的原油地质储量（地面储罐条件下）。
2、粘滞力：孔隙介质中的粘滞力是以流体过介质时所 出现的压降大小来反映的。 计算粘滞力大小最简单近似的方法是把一束平行毛管 作为多孔介质，则以层流的方式通过单根毛管的压降可 由Poiseuille定律给出：
8uLV P 2 r gc
P—穿过毛细管的压降； L—毛管长度； r—毛管半径 —流体的粘度；V—流体在毛细管中的平均速度； g —换算系数。
PB
Vr2油
在x=0处必然有Vr1 <Vr2 ,其速度差值最小：
Vx 0 Vx 0
r2 r1
2 (r2 2 r )PA PB 1 8μ o L
在x=L处也是Vr1 <Vr2 ，其速度差值最大：
Vx L Vx L
r2 r1
2010年11月10日
( r2 2 r1 2 ) PA PB 8 w L
用力（mN/m）。油水是两种不互溶液体，其σ高达30-35 mN/m。 对于亲水毛管，由于θ<90°, 必然有Po>Pw。Pc方向指向非润湿油相方 向，与水驱油方向一致，是动力。
水
注水
r
θ
Pc 油
2010年11月10日
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Chapter 1 水驱油机理
（2）亲油毛管
c
2010年11月10日
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Chapter 1 水驱油机理
对一束尺寸相同的毛细管，渗透率可用下式表示：
K=12.93107d2
K—毛管束的渗透率，m2 ； d—毛管直径，cm； —毛管束的有效孔隙度。
孔隙介质中的粘滞力可根据达西定律表示为：
VuL P P2 P1 K
2010年11月10日
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Chapter 1 水驱油机理
流速与毛管半径平方成正比。因为w<o, 随着油水界面位 置x增加，分母变小，速度增加：
在x=0时：
Vx 0
PA PB r 2
8o L
此时流速最小
当x=L时：
Vx l
PA PB r 2
S 0.28 E 1 or 1 0.58 58% D So1 0.67
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Chapter 1 水驱油机理
微观上建立并联毛细管模型 （1）不存在毛细管力的排驱机理： 单根毛管中两相流公式：
Leabharlann BaiduPA
PX
PB
PA PB ( PA Px ) ( Px PB ) 8 w xV
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Chapter 1 水驱油机理
8 w L
此时流速最大
当0<x<L时：
Vx 0 Vx x Vx l
此时流速在上 述两者之间
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Chapter 1 水驱油机理
并联毛管 在r1<r2情况下
PA
注水
注水
r1 μw x1 r2 μw x2
L
Vr1油
μo μo
2
μw
x
r
r r 8[ w x o ( L x )]V r2 r ( PA PB ) 8[ w x o ( L x )]
2
8 o ( L x ) V
2
V，μo
L
V—油水界面推进速度；
L—A、B两点间的毛管长度； x—油水界面距入口端A的距离； r—毛管半径。
或V
中国地质大学石油工程专业选修课
提高原油采收率原理
ENHANCED OIL RECOVERY THEORY
袁彩萍
2010.11.10
2010年11月10日 资源学院石油系 Yuan Caiping
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Chapter 1 水驱油机理
本章的重点：
1、从微观和宏观上分析水驱油的形成机理；
2、从平面、垂向上分析水驱油采收率低的主 要原因； 3、从驱油动力（粘滞力）和阻力（毛管力） 因素着手，探讨提高水驱油采收率的主要途径。
式中：
S o1 o B Bo o 1 E D S o1 B o1
S
S O1 — 注水开始时（ 平均压力为P ） 的含油饱和度， 分数； 1 S O — 注水期间某一特定时刻的平均含油饱和度， 分数； Bo1 — 在压力P 1下原油地层体积系数； Bo — 注水期间某一特定时刻的原油体积系数。
注水
r
水θ
Pc
2 ow cos Pc Po Pw － r
对于亲油毛管，由于θ>90°, 必然有Po<Pw。
Pc方向指向水相，与水驱油方向相反，是水驱油的阻力，要实 现水驱油必须建立人工压差克服毛管力。
2010年11月10日 资源学院石油系 Yuan Caiping 第4页
Chapter 1 水驱油机理
2010年11月10日
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第2页
Chapter 1 水驱油机理
第一节 油藏排驱过程中的力
1、毛细管力 （1）亲水毛管
毛管中，因为两种不互溶液体中的界面存在张力， 在分界面上存在压力差，这个压力差称毛管压力。 界面张力（σ）:指表平面的单位表面长度上的作
2 cos Pc r
2010年11月10日 资源学院石油系 Yuan Caiping 第7页
Chapter 1 水驱油机理
当被波及的孔隙体积中含油饱和度降至残余油饱和度 （Sor）时，油的地层体积系数（FVF）相等：
S E 1 or D So1
例：一个油藏在钻井后即将注水开发。模拟油藏条件 先所做的注水试验表明，岩心的剩余油饱和度为0.28， 而其原始含油饱和度为0.67。如果原油的FVF为1.4且在 注水过程中不变的话，试计算注水驱替效率。 解:
P—穿过孔隙介质的压降，P2-P1
L—孔隙介质的长度; K—孔隙介质中的渗透率; —孔隙介质中的孔隙度; —流体的粘度;
V—流体在孔隙介质中的平均速度。
2010年11月10日 资源学院石油系 Yuan Caiping 第6页
Chapter 1 水驱油机理
第二节 微观水驱油机理
注水驱油微观效率（ED）： ED等于从注入水波及过的单位孔隙体积 中采出的油量（地面储罐条件下）除以注水开始时被水波及的单位 体积的原油地质储量（地面储罐条件下）。
2、粘滞力：孔隙介质中的粘滞力是以流体过介质时所 出现的压降大小来反映的。 计算粘滞力大小最简单近似的方法是把一束平行毛管 作为多孔介质，则以层流的方式通过单根毛管的压降可 由Poiseuille定律给出：
8uLV P 2 r gc
P—穿过毛细管的压降； L—毛管长度； r—毛管半径 —流体的粘度；V—流体在毛细管中的平均速度； g —换算系数。
PB
Vr2油
在x=0处必然有Vr1 <Vr2 ,其速度差值最小：
Vx 0 Vx 0
r2 r1
2 (r2 2 r )PA PB 1 8μ o L
在x=L处也是Vr1 <Vr2 ，其速度差值最大：
Vx L Vx L
r2 r1
2010年11月10日
( r2 2 r1 2 ) PA PB 8 w L
用力（mN/m）。油水是两种不互溶液体，其σ高达30-35 mN/m。 对于亲水毛管，由于θ<90°, 必然有Po>Pw。Pc方向指向非润湿油相方 向，与水驱油方向一致，是动力。
水
注水
r
θ
Pc 油
2010年11月10日
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Chapter 1 水驱油机理
（2）亲油毛管
c
2010年11月10日
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Chapter 1 水驱油机理
对一束尺寸相同的毛细管，渗透率可用下式表示：
K=12.93107d2
K—毛管束的渗透率，m2 ； d—毛管直径，cm； —毛管束的有效孔隙度。
孔隙介质中的粘滞力可根据达西定律表示为：
VuL P P2 P1 K
2010年11月10日
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Chapter 1 水驱油机理
流速与毛管半径平方成正比。因为w<o, 随着油水界面位 置x增加，分母变小，速度增加：
在x=0时：
Vx 0
PA PB r 2
8o L
此时流速最小
当x=L时：
Vx l
PA PB r 2
S 0.28 E 1 or 1 0.58 58% D So1 0.67
2010年11月10日 资源学院石油系 Yuan Caiping 第8页
Chapter 1 水驱油机理
微观上建立并联毛细管模型 （1）不存在毛细管力的排驱机理： 单根毛管中两相流公式：
Leabharlann BaiduPA
PX
PB
PA PB ( PA Px ) ( Px PB ) 8 w xV