毛管压力曲线特征参数计算
3-3毛管力
过渡带高度取决于最细的毛管中的油(或水)柱的上升高度。 σog很小,故气-液过渡带高度较小。
因为ρw-ρo＜ρo,所以油-水过渡带比气-液过渡带宽, 且油越稠，ρw-ρo越小,油水过渡带越宽。
2、岩石亲水,毛管力是水驱油的动力,否则 毛管力是水驱油的阻力。
当毛管倾斜时,水沿毛管 上升,但垂直高度不变；当毛 管水平放置时,毛管力则成为 水驱油的动力。若岩石亲油, 毛管力将阻止水进入毛管,从 而成为水驱油的阻力。
Pc '
2 R
2 cos r
由柱面产生的毛管力：
Pc "
r
由于压强的传递作用,球形弯液面的毛管力Pc′施 于管壁,柱面的毛管力Pc″与其相反,故静态时管壁 液膜所受的净压力为：
Pc1
2 R
r
2 r
cos
0 .5
上式表明：油-水(或油-气)的界面张力越大,毛管 半径越小,施加于管壁液膜的净压力越大,液膜达到 平衡前其厚度减小的也越快。管壁液膜具有反常的 特性-高粘度和高强度,欲使珠泡在孔道中流动,必 须克服Pc1及反常膜的高粘度所产生的摩擦阻力。
表 3.3.1
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 毛管压力 P c(MPa) 0.012 0.019 0.03 0.047 0.075 0.12 0.19 0.30 0.47 0.75 1.2 1.9 3.0 4.7 7.5 进 汞 体 积 ,10 -3cm 3 V
P A P B w gh
PA PA
PB PB wgh o2 gh2 P 1 . cos c Pc w o
用毛细管压力曲线计算相对渗透率曲线的方法综述
三个主要发展方 向： ① 测定非常规储层的相对渗透率 曲线； ② 测定特 殊流体 的相对 渗透率 曲线 ； （ 与其 他岩心检 测手 段相结 合来检测岩心 。希望对今 后的研 究起 到参考 的作 用。
关 键 词 毛 细 管 压 力 相对 渗透 率 分 形理 论
中图法分类号
Ｔ Ｅ ３ ７ ７；
参数 ， 进一 步计 算 非 润 湿 相 的相 对 渗 透 率 。 因其 简 单 和精度 高而 应用 的最 广 。
Ｐ 。＝２ ｏ － ／ Ｒ ＝２ ｔ ｒ ｃ ｏ ｓ Ｏ ／ ｒ （ １ ） 式（ １ ）中 ， Ｐ 表示 毛细 管压 力 ， 可 通过 测试 得 到 ，
ｋ Ｐ ａ ； Ｖ ｏ 表 示 毛 细 管 压 力 下 的 累计 注 非 润 湿 相 流 体
学、 水资源环境、 石油科学 、 农 田水利学等领域具有 重要 意义 。毛细管 压力 法是 一种 常见 的相 对渗 透率 计算 方法 ， 该 方法 利用 非润 湿 相 的饱 和度 与毛 细 管 压力 的关 系计 算相 对渗 透率 曲线 。
１ 毛 细 管 压 力 法 的 原 理 简 述
量， ｍ Ｌ； １ ３ ＂ 表 示 界 面 张力 ， Ｎ ／ ｃ ｍ； Ａ表 示 注入 非 润 湿
油藏工程原理期末复习参考
油藏工程原理一、名词解释油田的含水上升率：定义为每采出1％的地质储量含水率上升的百分数。
天然气的体积系数：地层条件下的气体体积与等质量气体在地面标准条件下的体积的比值。
地层水的矿化度：地层水的矿物质含量(单位为g/m3和mg/L)。
毛管压力：弯液面两侧的油水相压力差，定义为毛管压力。
相渗透率：当两相或多相流体同时在地层中流动时，把岩石允许某一相流体通过的能力，定义为该相的渗透率。
储层敏感性：储层敏感性是指储集层岩石的物性参数随环境条件（温度、压力）和流动条件（流速、酸、碱、盐、水等）而变化的性质。
井底流压：油气流动即生产过程中测量的井底压力，称作井底流压。
定容气藏：定容气藏是指天然气开采过程中气藏容积一直都不发生变化的气藏。
稳态水侵：稳态水侵是指水侵速度（或水侵量）不随时间变化的水侵模式。
稳定试井：稳定试井是指在稳定流动过程中对油气井进行的测试。
不稳定试井：在不稳定状态下对油井进行的测试，称为不稳定试井。
相对渗透率：把相渗透率与绝对渗透率的比值定义为相对渗透率。
储量丰度：单位含油面积上的石油地质储量。
原油：以烃类物质为主、并含有少量其他非烃类物质的液体。
水驱气藏：一些气藏，与周围水体（边水、底水）之间保持良好的连通关系，当气藏采出天然气时，边底水会因气藏压力下降而流入（侵入）气藏，从而驱替气藏中的天然气，这类气藏被称为水驱气藏。
未饱和油藏：未饱和油藏是指原油中没有被气体饱和即没有气顶的油藏。
弹性驱动：是指开采原油的驱动能量，全部来自于油藏的弹性膨胀能。
天然气：以烃类物质为主、并含有少量其他非烃类物质的气体。
原油体积系数：定义为某个地层压力下的原油体积与地面脱气原油体积的比值。
封闭气藏：封闭气藏是指那些无相连水体的气藏。
非稳态水侵：非稳态水侵是指水侵速度（或水侵量）随时间变化的水侵模式。
均值油藏：均质油藏是指油藏储集层物性参数不随空间位置而变化的油藏类型。
岩石本体变形：本体变形是指因骨架颗粒自身的形变而导致的岩石整体变形。
毛管压力曲线与J函数
9
r
• 当曲面为柱面时 • ①当珠泡处于停止状态时，球形曲面产生的毛管力
方向指向油相内
• 柱面产生的毛管力
• 方向也指向油相内 • 故油柱或液泡静态的毛管力效应PⅠ为
PI
= P′ P′′= 2σ R
σ r
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= 2σ (cos θ 0.5)
10
r
• ②当珠泡运动到喉道时，所需阻力就更大 P P 2
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七 毛管压力曲线的分析及应用
教学目的 掌握利用毛管压力曲线来直接或者间接确定 储层参数。
教学重点、难点 利用毛管压力曲线来确定饱和度随油水过渡 带高度之间关系
教法说明 课堂讲授
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• （一）毛管压力曲线的分析
Pc
Pc50
b
a
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0 Swi
50 湿相饱和度
•即
2 Pc • k
c • cos
•令
2 J (Sw)
c
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33
则
由于θ值很难用储油物性测出，因此忽略掉：
• б—达因/cm 界面张力
• K—渗透率 cm²
• θ—接触角 °
• —孔隙度 %
• Pc—毛管力 达因/cm²
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34
•
9、 人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定 。21.8.1521.8.15Sunday, August 15, 2021
•
10、低头要有勇气，抬头要有低气。14:10:3014:10:3014:108/15/2021 2:10:30 PM
•
11、人总是珍惜为得到。21.8.1514:10: 3014:1 0Aug -2115-Aug -21
RCS-760油藏条件下毛管压力-电性测量系统设计原理及特点
储层条件毛管压力电阻率测试系统油藏含油气饱和度是储层评价和油藏储量计算的重要参数。
自1942年阿尔奇公式公开发表以来，应用测井资料评价储层含油气饱和度的方法得到了广泛地应用。
最初是应用于纯砂岩，而后以阿尔奇公式为基础，后来的测井分析家提出了许多改进公式，使它得应用范围扩大到泥质砂岩的饱和度评价。
将方程中的参数统称为阿尔奇参数，起初人们假定这些参数不受温度、压力、流体性质等因素的影响，但随着实验技术水平的提高，应用领域的延伸，这一假设受到人们的质疑。
不仅如此，已有的实验研究表明，饱和度指数n还受润湿性和饱和度史、流体平衡条件的影响。
因此，实验室准确地确定阿尔奇公式参数，需要充分考虑上述影响因素，尽可能地模拟岩石储层条件下的原始状态进行岩电实验。
随着油田开发的不断深入，国内各主要油田已进入高含水期。
从发展趋势来看，国内各油田都认识到加强油田水淹机理研究、提高对不同地质条件下水淹层的认识水平是解决问题的关键。
以前的一些研究工作都只是表象的，没有揭示深层次的理论问题；要解决水淹层问题必须应用新理论、新方法和新思维。
油田长期注水必然导致油层的润湿性、含油性、孔渗性和电性等都发生变化，传统的方法对于一般的简单系统是可行的，而对于水淹层这样动态变化的系统就会遇到困难。
因此，加强基础理论和实验研究，提高对油层水淹机理及岩电关系变化规律的认识，进而针对性地选择测井系列和解释方法，是今后一个时期水淹层测井技术的面临重要问题。
复杂岩性（火成岩、裂缝性储层等）油气储层油气资源是目前国内勘探重点。
但是还没有建立与之相适应的测井解释模型，长期以来，复杂岩性油气储层饱和度测井解释成为捆绕测井分析家的难题。
储层岩石物理特性及其导电机理实验研究是建立有效的测井解释模型基础。
因此，有必要加强基础实验研究，深入研究不同岩性、不同开发过程的岩石电性变化特征，为测井解释储层含油气饱和度提供理论基础。
美国岩心实验系统公司（Coretest Systems, Inc.）生产的RCS-760储层条件毛管压力-电阻率测试系统是一套基于毛管平衡理论研究岩石电性特征的实验设备。
核磁共振 谱法估算毛管压力曲线综述
文章编号:1000-2634(2003)06-0009-04核磁共振T2谱法估算毛管压力曲线综述Ξ阙洪培,雷卞军(西南石油学院基础实验部,四川南充637001)摘要:用油藏实测NMR T2谱换算毛管压力曲线,首先需正确确定T2截止值,将T2谱划分为束缚流体T2谱和可动流体T2谱,然后对可动流体T2谱进行烃影响的校正,校正后的可动流体T2谱加上束缚水T2谱获得S W为1条件下的T2谱,然后用换算系数κ将T2谱直接转换成毛管压力曲线。
经大量岩心分析和实际NMR测井数据试验表明,碎屑砂岩油藏NMR测井T2分布数据估算毛管压力曲线方法可靠,与岩心压汞毛管压力曲线吻合,其精度相当于常规测井解释。
应用这一方法换算的毛管压力曲线可用于确定含油(气)深度范围的饱和度—高度关系,确定油藏自由水面位置。
关键词:核磁共振T2谱;毛管压力曲线;碎屑砂岩;测井解释中图分类号:TE135 文献标识码:A 油藏毛细管性质决定油水分布,因此毛管压力的测定是油藏表征的基本要素。
迄今毛管压力曲线的测定仅限于岩心分析,通常岩心数量非常有限;其次取心有机械风险,且费用高,实验室岩心分析常常不能完全代表井下的渗透条件;第三只能取得小块岩心,不一定能代表目的层段。
用油藏NMR测井T2分布数据直接换算毛管压力曲线,其优点是不用取心,也不采用电缆测井连续取样,不失为缺乏岩心的油井获得毛管压力曲线的一种新方法,同时开辟了一种确定油藏饱和度—高度关系的新途径。
本文综述了根据NMR测井T2分布数据直接换算毛管压力曲线的方法及烃对T2谱影响的校正方法[1],举例介绍了这一方法的应用效果。
1 NMR T2谱直接换算毛管压力曲线的理论基础NMR测井工具测量氢核自旋磁化强度感应信号的强度及其随时间的衰减。
对于真实岩石,由于岩石的孔隙分布是非均匀的,弛豫时间呈多指数特征衰减。
核磁信号强度与测量体中的流体(水或烃)的氢原子量成正比,对100%水饱和的岩石而言,弛豫时间与孔隙大小成正比,孔隙越小,弛豫时间越短,反之弛豫时间越长,这样孔隙大小的分布就决定了弛豫时间的分布。
压汞公式表(新)
附录：参数意义、公式1. P d 排驱压力(MPa)： 指非润湿相开始进入岩样最大喉道的压力，也就是非润湿相刚开始进入岩样的压力。
2. r max 最大孔喉半径(μm)： 压力为排驱压力时非润湿相进入岩石的孔喉半径为最大孔喉半径，与P d 一起是表示岩石渗透性好坏的重要参数。
3. P 50 饱和度中值压力(MPa)： 非润湿相饱和度50%时相应的毛管压力为P 50，它越小反映岩石渗滤性越好，产能越高。
4. r 50 孔喉半径中值(μm)： 非润湿相饱和度为50%时相应的孔喉半径为r 50，它可近似地代表样品的平均孔喉半径。
5. r 孔喉半径平均值(μm)： 它是表示岩石平均孔喉半径大小的参数。
采用半径对汞饱和度的权衡求出。
6. α 均质系数： 均质系数表征储油岩石孔隙介质中每一个孔喉(ri)与最大孔喉半径的偏离程度，α在0～1之间变化，α愈大，孔喉分布愈均匀。
7. F 岩性系数： 它是岩样实测渗透率与计算渗透率之比，反映喉道的迂曲情况。
8. Smax 最大汞饱和度（%）： 实验最高压力时的累计汞饱和度%。
9. We 退汞效率（%）： 在限定的压力范围内，从最大注入压力降到起始压力时，从岩样内退出的水银体积与降压前注入的水银总体积的百分数。
它反映了非湿相毛细管效应采收率。
10. φp 结构系数： 它表征了真实岩石孔隙特征与假想的长度相等、粗细不同的圆柱形平行毛管束模型之间的差别，它的数值是影响这种差别的各种综合因素的度量。
11. 1/Dr φp 特征结构系数： 它是相对分选系数Dr 与结构系数φp 乘积的倒数，既反映孔喉分选程度，又反映孔喉连通程度，此值愈小，岩样孔隙结构愈差。
12. S KP 偏态（又称歪度）： 表示孔喉大小分布对称性的参数，当S KP =0时为对称分布；S KP >0时为正偏（粗歪度）；S KP <0时为负偏（细歪度）。
13. K P 峰态： 表示孔喉分布频率曲线陡峭程度的参数，当S KP =1时为正态分布曲线；S KP >1时为高尖峰曲线；S KP <1时为缓峰或双峰曲线。
储层地质学(中国石油大学)-3储层的主要物理性质
在注水开发油田，含水百分数不断上升，其变化的含水饱
和度称之为自由水饱和度。 3 、含水饱和度与孔隙度、渗透率等参数间的关系 关系较为密切。
四、岩石的比表面
1、概念 单位体积岩石中所有颗粒的总表面积。是度量岩石颗粒 分散程度的物理参数。颗粒越细，比表面越大。 2、岩石比表面的计算
沙姆韦和伊格曼提出的沉积物的颗粒比表面积估算图
晶粒之间形成片状喉道。
（四）碳酸盐岩储集岩中的孔隙结构
捷奥多罗维奇根据孔隙的大小、形状和相互连通关系的分类： 1、孔隙空间由孔隙及相当于孤立的近乎狭窄的连通喉道组 成。
（2）孔隙空间的缩小部分为连通喉道，喉道变宽即成孔隙。
（3）孔隙由 细粒孔隙性 连通带所连
通
（4）孔隙系 统在白云岩
的主体或胶
（3）相对渗透率 饱和多相流体的岩石中，每一种或某一种流体的有效渗透 率与该岩石的绝对渗透率的比值。
（二）碳酸盐岩的渗透率
1、碳酸盐岩总渗透率和渗透率贡献值
2、利用岩心资料计算裂隙渗透率
3、帕森斯的碳酸盐岩储集岩裂隙渗透率公式
（三）渗透率的影响因素 主要影响因素：粒度和分选，有正相关性。 研究资料：结晶石灰岩和白云岩的粒径大于0.5mm时，
二、砂岩储集岩的孔隙与喉道类型以及孔隙结构特征 （一）砂岩储集岩的孔隙类型 1、原生孔隙
是岩石沉积过程中形成的孔隙。形成后没有遭受过溶蚀
或胶结等重大成岩作用的改造。 （1）粒间孔隙 发育于颗粒支撑碎屑岩的碎屑颗粒之间的孔隙。具有孔 隙大、喉道较粗、连通性好以及储渗条件好的特征，是最重
要的有效储集孔隙类型。
分为3大类15种基本类型。
2、根据碳酸盐岩储渗条件的孔隙分类 主要考虑储层孔隙对流体的储集与渗滤影响，采用根据
岩心孔隙度渗透率及毛管压力曲线测定及应
应用之三：确定油层储能损失及产能界限
应用数理统计方法，根据岩心测定的孔隙度和渗透率数据，分别作出
相应的直方图。根据这些直方图中的曲线来选择油层的界限值，进而确定出
油层损失储量及产油能力的大小，并找出最佳界限值，对油层的储集性能和
渗透性能进行评价。
10000 1000
石东4井清水河组孔渗关系图 （2657.04m～2669.14m）
13
三 常规物性特征参数的应用
1、孔隙度和渗透率的应用
应用之一：
碎屑岩储集层评价标准
是 计 算 油 田 储 量 分类参数
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
的基本参数，也
孔隙度 %
>20
15～20
10～15 5～10 <5
是确定油层有效
渗透率 10-3μm2
>100 100～10 10～1 1～0.1 <0.1
厚度的基础数据
13 14 15 16 17 18 19 20
孔隙度，%
石东4井清水河组渗透率直方图 （2657.04m ～2669.14m ）
40 百分含量，% 累计百分含量，%
35
30
25
100 90 80 70 60
20
50
40 15
30 10
20
5
15 10
0
0
3.2 6.4 12.5 25 50 100 200 400
测试
煤油中抽空饱和
压汞 法
接样
烘样、称重
测孔隙度、气体渗透率
出分析报告
处理资料
测试
图2 毛管压力曲线测定流程 12
二 孔渗及毛管压力曲线测定分析
(3-4)毛管压力曲线
（二）毛管压力曲线的定量特征
Pc ， × 0.1MPa rc ， μ m
P1
100 B
1 0 Pc50 1 PT
0.01 100 S min
0.075
0.75
A α
r max 7.5
S AB
50
0
S HG ， %
图9—30 毛管压力曲线的定量特征
描述毛
管压力曲线的 定量指标主要 有：排驱压力
或阈压PT、饱
A、中间平缓段越长，表明岩石孔隙孔道的分布越集中， 分选性越好。
B、平缓段位置越靠下，说明岩石喉道半径越大。
3、末端上翘段
曲线的最后陡翘段表明非湿相进入岩心孔隙的量越来越 小，毛管压力急剧升高，最后只有很少的孔隙还存在湿相流 体，非湿相流体已不能把这些小孔隙中的湿相流体驱替出来。 因而再增加压力，非湿相饱和度已不再继续增加。
7.81 17.81
8
260
1.225
0.1
0.14
l0.7
6.25 10.00
9
390
1.235
0.01
0.08
6.3
0.63 3.75
10
＞390
1.285
0.05
0.08
6.3
3.12 3.12
半渗透隔板
岩心的毛管力曲线 隔板的毛管力曲线
PT（ 隔 板 ）
c
PT（ 岩 样 ）
0
Sw ,%
100
曲线不宜直接用于油田。 2）水银有毒，对人体有害。 3）试验结束时，岩样充满水银，不宜再做其它试验。
3、离心机法
（1）基本原理 利用离心作用产生的强大驱替压力达到非湿相从多孔介质中把湿相驱替出来的 目的。根据普通物理学知识得，沿转动轴转动的物体所产生的离心力F应为：
储油(气)岩石的毛细管压力(毛管力)
（4）最小非饱和的孔隙体积（Smin）：
最小非饱和的孔隙体积表示 当注入水银的压力达到仪器最高 压力时，没有被水银侵入的孔隙 体积百分数。这个值表示仪器最 高压力所相应的孔喉半径（包括 比它更小的）占整个岩样孔隙体 积的百分数。 Smin越大表示这种 小孔喉越多。 Smin值还取决于所 使用仪器的最高压力。
如果是驱替过程， pc 应为驱替时的毛
细管压力，高度用克服毛管力进入的非 润湿相高度表示
pc(n) gh f Snw
二、油层毛细管压力测定方法
主要测定方法有 1、半渗透隔板法、 2、压汞法、 3、离心机法、 4、动力驱替法 5、蒸气压力法等。
三、毛细管压力换算
进行毛管压力换算的原因有二个： 1、不同测定方法使用的流体不同，由于界面张力及润湿 性的差异，测得的毛管力不同； 2、相同的流体在室内和油藏条件下的界面张力及其对岩 样的润湿性不同，其毛管力也不同。
液滴
附加压力Pc的大小可用利用表面能的概念来导出
假定为等温可逆条件，推动 管上端之活塞使液滴体积增 加dV，其表面积也相应增加 dA，此过程外界对体系所作 的净功为：
W pcdV 体积功
显然，此功应等于体系表面
能之增量，W dA 即： pc dV dA 所以： pc dA dV
在研究排驱压力的同时，必须 注意与排驱压力相应的曲线平 坦部分所占饱和度的百分数， 即SAB的大小和曲线的切线与纵 轴的交角。 SAB越长， 角越 小，则表示最大连通孔喉的集 中程度越高，即岩石孔隙的分 选性越好，岩石的孔隙结构越 均匀，反之，则岩石孔隙的分 选性越差，岩石的孔隙结构越 不均匀。
排驱压力（ Pd ）在有的著作中叫驱
替压力、门槛注入压力、入口压力、 进入压力等。它是指驱替液（非润湿 相）开始进入岩心孔隙的最小压力， 也可以是孔隙系统中最大连通孔喉的 毛管压力。它是沿毛管压力曲线的平
岩心孔隙度渗透率及毛管压力曲线测定及应用
二 孔渗及毛管压力曲线测定分析
1.1.3、总孔隙度的测定
岩心总孔隙度测定采用的是封蜡法。此方法适用于不能 采用氦气法和饱和煤油法测定的胶结疏松、易散的岩心和重 油胶结的岩心。岩样需采用冷冻采样，表面要处理光滑。
原理：首先用浮力定律求出岩样的总体积和颗粒体积 ，岩样的总体积减去岩样的颗粒体积就可求得岩样的有效 和无效孔隙体积之和，由此可求得岩样的总孔隙度。
三 常规物性特征参数的应用
1、孔隙度和渗透率的应用
应用之一：
碎屑岩储集层评价标准
是计算油田储量 的基本参数，也
分类参数
孔隙度 %
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
>20
15～ 20
10～ 15 5～10 <5
是确定油层有效
渗透率 10-3μ m2
>100 100～10
10～ 1 1～0.1 <0.1
厚度的基础数据
排驱压力 MPa
0 .0 0 5 mm）， 连 通 性 差
只含少量填隙物内孔隙 或个别含一些其它类型 孔隙，孔隙很小（直径 0 .0 0 5 ～ 0 .0 0 1 m m ），连 通
性很差 基本无孔隙或偶见一些 填隙物内孔隙，孔隙直 径 一 般 小 于 0.001mm，
基本不连通
以中细粒砂 岩 为 主 ，填 隙 物 含 量 低 ，主
(m3m1)10% 0 (m3m2)
二 孔渗及毛管压力曲线测定分析
1.1.2、氦孔隙度法
此方法操作简单准确、重复性高，但对样品规格要求很 高，样品必须绝对规则才能用此方法。此方法不适用于孔隙 度、渗透率极低的岩心，否则会影响数据的准确性。
原理：根据波义耳定律，以一定的压力向原来处于一个 大气压条件下的岩样内压入一定体积的气体，就能测出岩样 的有效孔隙体积。根据测出的压力数值可以计算出岩样的颗 粒体积和孔隙体积，根据岩心室中标准块体积可求出岩样的 总体积，由此就可计算出岩样的有效孔隙度。
毛管力曲线及其应用
V进 0
优点:测定速度快；测量范围大(20-30MPa)。
四、岩石毛管力曲线的测定方法
压汞仪
4.3 离心法
Pc
特点：测定速度快，所采用的流体又接近 油藏实际。
5
四、岩石毛管力曲线的测定方法
5、毛管力曲线的分析 5.1毛管力曲线的基本特征
进汞曲线退汞曲线来自四、岩石毛管力曲线的测定方法
曲线特点:
(1)进汞毛管力>退汞毛管力; (2)SHg退>SHg进
18605461123
8
1界面能依存于两相界任何界面都趋于缩小2面界面能分布于整个界面层3界面能的大小与两相分子的极性有关两相极性相近的分子间引力大界面张力越小h1h2界面层内分子比相内部分子多具有的那部分能量
李爱芬 中国石油大学（华东）石油工程学院
2010年3月
内 容：
一、界面张力 二、岩石的润湿性 三、岩石孔隙的毛管力 四、毛管力曲线的测定 五、毛管力曲线的应用
WE—相当于强亲水油藏 的水驱采收率。
裂缝油藏毛管力曲线特征
6、毛管力曲线的应用
6.1 评价孔隙的均匀程度
毛管力曲线的形状主要 受喉道的分选性和大小
控制。
•平缓段越长， 孔隙越均匀； •曲线位置越 低，渗透性越好。
6.2 研究岩石的孔隙结构
(1)可以确定岩石的最大孔隙半径
rmax
=
2σ cosθ PT
5.2 毛管力曲线的特征参数
(1)阈压PT： 非湿相开始进入岩心最大喉道 的压力。 (2)中值压力Pc50： 饱和度50% 所对应的毛管压力。
(3) 最 小 湿 相 饱 和 度 Smin ： 随 驱替压力升高，湿相饱和度 也不再减小时的饱和度 。
用驱替曲线研究岩石孔隙结构
压汞毛管力曲线的测定实验报告
中国石油大学（油层物理）实验报告实验日期：2012.12.24 成绩：班级：石工10-15班学号：10131504 姓名：于秀玲教师：张俨彬同组者：宋文辉秘荣冉压汞毛管力曲线测定一．实验目的1．了解压汞仪的工作原理及仪器结构；2．掌握毛管力曲线的测定方法及实验数据处理方法。
二．实验原理岩石的孔隙结构极其复杂，可以看作一系列相互连通的毛细管网络。
汞不润湿岩石孔隙，在外加压力作用下，汞克服毛管力可进入岩石孔隙。
随压力增加，汞依次由大到小进入岩石孔隙，岩心中的汞饱和度不断增加。
注入压力与岩心中汞饱和度的关系曲线即为毛管力曲线，如图4-1所示。
图1 典型毛管压力曲线三．实验设备图2 压汞仪流程图(岩心尺寸：φ25×20--25mm，系统最高压力50MPa) 全套仪器由高压岩心室，汞体积计量系统，压力计量系统，补汞装置，高压动力系统，真空系统六大部分组成。
1、高压岩心室：该仪器设有一个岩心室，岩心室采用不锈钢材质，对称半螺纹密封，密封可靠，使用便捷；样品参数：φ25×20--25mm岩样；可测孔隙直径范围：0.03~750μm。
2、汞体积计量系统：采用高精度差压传感器配合特制汞体积计量管进行计量，精度高、稳定性好；汞体积分辨率：≤30μl；最低退出压力：≤0.3Psi(0.002MPa)。
3、压力计量系统：采用串联阶梯式计量的方法，主要由四个不同量程的压力表串联连接，由压力控制阀自动选择不同量程的压力表计量不同压力段的压力值，提高了测量的准确性；压力表量程：0.1、1、6、60MPa各一支；可测定压力点数目：≥100个。
4、补汞装置：主要由调节系统，汞面探测系统及汞杯组成，并由指示灯显示汞面位置。
图3 压汞仪设备图5、高压动力系统：由高压计量泵组成；工作压力：0.002~50MPa；压力平衡时间：≥60s。
6、真空系统：主要有真空泵以及相关的管路阀件组成；真空度：≤0.005mmHg；真空维持时间：≥5min。
第二章 油气藏岩石 西南石油油藏工程课件
abs> eff
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
通常
~ eff
Vs Vp Vb
2.孔隙度测量
Vp+Vs=Vb •Vp 、 Vs 、 Vb 三 个 中 测 量 任 意 二 个
主要有体积法、核磁法、电法、声法、中子法等
煤油法（油测）、压汞法、气测法
3. 孔隙度分级及影响因素
= 0 ~ 25%
> 25%
4. 孔隙度统计（平均）
一个油藏或一口油井做了n块岩心的孔隙度测试分析
•n块岩心， ： min~max •平均孔隙度： ave
•均值
•算术平均
j （常用） n
•几何平均： lnave1n lnj
•调和平均： 1 1 1
ave n j
孔隙度非均匀程度评价
•标准差
(j )2
n
•（1）孔隙度变异系数：V =0~1
kmaxa kmax/k
间接反映渗透率非均质程度
4. 渗透率统计
渗透率与孔隙度不同，孔隙度 是标量，渗透率是向量。渗透率统 计方法的选取与流动方向有一定关 系。
•两种典型地层渗透率的平均方法:
• 一维垂向非均质地层：
地层总厚度： hhj
每小层流量：
qj
Bhjkj
P L
总流量：
q
qj
B
hjkj
平行于沉积方 K好 向， 的垂直于沉积K差 方
K （13~32）K
外界压 （力 岩石骨架受 道压 半实 径， 变K孔 小 ）
流体压力 K
孔隙介质：
增大
r增大
k
r 2 8 2
Kozeny & Karman
(3-4)毛管压力曲线
（2）仪器流程（低压（常压）半渗透隔板法）
（3）测定步骤（低压（常压）半渗透隔板法）
A、将岩石和半渗透隔板用地层水完全饱和后，纪录岩石中饱和水的体积，此饱和 水的体积既是岩石的孔隙体积，此时岩石的含水饱和度为100%，将隔板装入仪 器中； B、饱和水的岩石防在隔板上面，（纪录该度管中的液面读数，计为0位置）；
会造成误差，特别对于低孔隙、低渗透的岩样，其误差会更 大。
（三）毛管压力曲线特征的影响因素 1、岩石孔隙结构及岩石物性 A、孔道大小的分布越集中，分选越好，毛管力曲线的中间平缓段
也就越长并且越接近水平线。 B、孔隙半径越大，则中间平缓段越接近横轴，毛管压力值越小。 C、孔隙喉道大小及集中程度主要影响着曲线的歪度(又叫偏斜度)， 它是毛管压力曲线形态倾向于粗孔道或细孔道的量度。大孔道越多，
中、低各种渗透率岩心，且都能得到完整的毛管压力曲线。
3）形状不规则的岩样也能进行测试。 4）作退汞（湿相驱非湿相）试验很方便，而退汞曲线的应用很广。
压汞法的缺点：
1）不能模拟实际油层的润湿性和原生水饱和度，因此，所测毛管压力 曲线不宜直接用于油田。
2）水银有毒，对人体有害。
3）试验结束时，岩样充满水银，不宜再做其它试验。
（2）仪器流程 （3）实验结果
A、压汞曲线（驱替曲线）； B、退汞曲线（吸入曲线） C、退汞效率=从岩石中退出汞的体积/进入岩石中的汞的最大体积
=（SHgmax- SHgr) / SHgmax
SHgmax——岩石中最大进汞饱和度, SHgr——岩石退汞后残留汞饱和度。
（4）优缺点
压汞法的优点：
1）测定速度快，通常每1-2小时测一块样品，低渗岩样也只不过半天。 2）测量压力高，最高压力可达6000psI（420atm），因此适用于高、
压汞法测定岩石毛管压力曲线
压汞法测定岩石毛管压力曲线一 作用1、描述孔喉分布及大小的系列特征参数2、确定各孔喉区间对渗透率的贡献二 特点由于其仪器装置固定，测定快速准确，并且压力可以较高，便于更微小的孔隙测量，因而它是目前国内外测定岩石毛细管压力的主要手段。
三 基本原理原理是汞对大多数造岩矿物为非润湿，对汞施加压力后，当汞的压力和孔喉的毛细管压力相等时，汞就能克服阻力进入孔隙，根据进入汞的孔隙体积百分数和对应压力就得到毛细管压力曲线。
压力和孔喉半径的关系为：⑴Pc=0.735/r ； ⑵Pc 为毛管压力，MPa ； ⑶r 为毛管半径，μm 孔径与毛细管压力关系m r mp P a c μ毛管半径，毛细管压力，-- ;r P c θσcos 2=02140/480==θσcm 达因cc P r r P 735.735.=→=四 压汞试验所用岩样岩样一般为直径2.5cm ，长2.5cm 左右的柱塞(柱状岩心），测定前将油清洗干净，测定氦气法孔隙度、岩石总体积和岩石密度。
五 三个关键特征参数① 排驱压力Pd②饱和度中值管Pc50管压力Pc50③最小非饱和孔体积百分数S min参数含义：排驱压Pd 最大尺寸连通孔隙所对应的毛管压力。
反映了孔隙和喉道的集中程度和大小，是划分岩性好坏的重要指标之一。
p p 100%50 S Hg 汞饱和度 毛细管压力Pc饱和度中值毛管压力 Pc50 注汞量达到孔隙体积50％时对应的毛细管压力。
反映了孔隙中存在油水两相时，产油能力的大小,Pc50越小，岩石对油的渗透性越好，产能越高。
最小非饱和孔隙体积百分数Smin注汞压力达到仪器的最大压力时，未被汞饱和的孔隙体积百分数。
Smin 越大，小孔隙占的孔隙体积越多，对油气渗透不利。
孔隙结构特征参数排驱半径rd:排驱压力对应的最大孔喉半径；中值半径r50：饱和中值压力对应的半径；平均孔喉半径rc：汞所占据部分喉道的平均半径；主喉道半径r主：渗透率大于5％之后的孔喉平均半径。
压汞曲线对比结果
压汞参数对比(勘探院与大庆油田研究院结果对比)2010年7月1 压汞法原理及孔隙结构参数定义与计算压汞法以毛管束模型为基础，假设多孔介质是由直径大小不相等的毛管束组成。
汞不润湿岩石表面，是非润湿相，相对来说，岩石孔隙中的空气或汞蒸气就是润湿相。
往岩石孔隙中压注汞就是用非润湿相驱替润湿相。
当注入压力高于孔隙喉道对应的毛管压力时，汞即进入孔隙之中，此时注入压力就相当于毛细管压力，所对应的毛细管半径为孔隙喉道半径，进入孔隙中的汞体积即该喉道所连通的孔隙体积。
不断改变注入压力，就可以得到孔隙分布曲线和毛管压力曲线，其计算公式为2cos c P rσθ=（1） 式中，P c ——毛细管压力，MPa ；σ——汞与空气的界面张力，σ=480dyn/cm ； θ——汞与岩石的润湿角，θ＝140º，cos θ=0.765； r ——孔隙半径，μm 。
可得孔隙半径r 所对应的毛管压力为0.735cr P =（2）实验过程严格按照石油天然气行业标准SY/T 5346-2005《岩石毛管压力曲线的测定》执行，常见毛管压力曲线特征见图1。
C a p i l l a r y P r e s s u r e , P P o r e -T h r o a t R a d i u s ,rmax S minRP 50100MercuryWetting Phase Saturation (%)c图1 毛管压力曲线特征图定量描述孔喉大小分布定量指标主要有以下参数：排驱压力、中值压力、最大连通孔隙半径、孔隙半径中值、平均孔隙半径、半径均值、最大汞饱和度、最终剩余汞饱和度、仪器最大退出效率、分选系数、结构系数、孔隙度峰位、渗透率峰位、渗透率峰值、孔隙度峰值、歪度、相对分选系数、特征结构参数、均质系数等，其定义及计算公式如下：1. P d 排驱压力(MPa)：指非润湿相开始进入岩样最大喉道的压力，也就是非润湿相刚开始进入岩样的压力。
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Dm D5 D15 D25 D85 D95 / 10
Dm D16 D50 D84 / 3
（3）峰值（dm），是最常出现的孔隙直径， 即频率曲线的峰。
分散度的量度
（4）孔隙的分选系数（Sp），是样品中孔隙大 小标准偏差量度。 Sp 值越小，则大直径的孔隙 越均匀。其计算公式为：
五、油水过渡带高度的计算 然后求出对应的自由水面以上的高度：
100 pc1 h1 w o
由此得油水过渡带高度
100 pc 2 h2 w o
how h2 h1
4
2
改为：
K ro
Og
(2-49)
4
SO SO SOrg 0.93752 1 S wi 1 S wi SOrg
2
(2-49)
（2）饱和度中值压力Pc50：饱和度中值压力是指饱
和度为50%时对应的注入曲线的毛管压力，这个数 值反映了两相流体各占一半时的特定条件。当孔隙 中充满油、水两相时，可以用 Pc50的值来衡量油的 产能大小。 （3）最小非饱和孔隙体积Smin： 最小非饱和的孔
D84 D16 D95 D5 SP 4 6.6
（5）相对分选系数（Sm），相对分选系数的定
义为分选系数Sp与均值Dm的比值，其值可以用来 表征孔隙大小分布的均匀程度。 峰度的量度 （6）峰态（Kp）， 是峰度程度的量度，也就
是孔隙分布中尾部孔隙直径展幅与中央部分孔
隙直径展幅的比值：
D95 D5 KP 2.44D75 D25
3 地质混合经验分布的数字特征主要倾向量度
主要倾向量度
（1） 均值（Dm）是孔隙大小总平均的量度
D m i S i / 100
分散度的量度
（2） 均方差（分选系数或标准）σ
2 i Dm S i / 100 1/ 2
毛管压力曲线特征参数计算
一、什么是毛管压力曲线？
毛管压力曲线就是毛细管压力与湿相饱和度 的关系曲线。
二、压汞法的基本原理
必须对非湿相流体施压，才能将它注入到 岩芯的孔隙中去。所加的压力就是附加的毛管 压力。……随着注入压力的不断增加，水银就 不断进入较小的孔隙。
毛管压力是在多孔介质的微细毛管中，跨越两
在压汞资料的正态频率曲线上，可以对孔喉大
小分布的资料进行统计处理，引用其特征值供对
比、分析及数学处理之用。这些量度包括：
主要倾向量度
（1）中值（D50），即孔隙分布处于最中间的孔 隙直径，它可以反映岩石的渗透性。显然其值越 大，渗透性能越好。
（2）均值（Dm），是孔隙大小总平均的量度，可
以用下面两式之一进行计算：
它是孔隙大小分散程度的量度，不对称性的量
度。其值越大，孔隙大小就越不均匀。
五、油水过渡带高度的计算
把室内获得的入门压力和平均束缚水对应的毛管 压力转换成油藏条件下对应的数值：
R cos R pc1 pd L cos L
pc 2
R cos R pcswi L cos L
SW D
S w S wi 1 S wi
2 平均毛管压力曲线的确定 根据储层的平均孔隙度、 渗透率以及束缚水饱 和度，利用上面回归出的J函数的表达式则可反求储 层的平均毛管压力曲线，即
Po
cos
1000
AS
B WD
K
K rg
Og
SO SO SOrg 0.93752 1 S wi 1 S wi SOrg
种非混相流体弯曲界面的压力差，其数学表达式
为：
2 cos Pc r
2 10 cos Pc r
3
二、毛管压力曲线的归一化处理
1 Байду номын сангаас层J函数的生成 根据同一储层所测定的多块岩样的毛管压力
曲线资料，以及各岩样的渗透率和孔隙度值，用J
函数
1000 Pc J SW D cos K
隙体积Smin 表示当注入水银的压力达到压汞仪最高
压力时，没有被水银侵入的孔隙体积百分数。
（4）退出效率Wg： 将注入最大压力降低到压汞仪的最小压力
时，从样品退水银的总体积与同一压力范围内
注入岩样的水银总体积的比值称为水银退出效
率，即
S max S R WE 100% S max
2 正态分布特征值