通过渗流实验对局部润湿多孔介质性质.docx

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1、通过渗流实验对局部润湿多孔介质性质的研究润湿性是描述储层孔隙表面性质的重要参数，直接影响流体在孔隙级毛细管中的分布及渗流规律。目前使用的均匀润湿体系渗流理论在油气藏开发应用中往往存在着较大偏差，因此，需要对混合润湿体系的渗流规律进行研究。在传统的渗流实验中，由于实验仪器的限制使实验往往会缺少在高压环境下的实验数据。为了解决在传统实验中缺少在高压环境下的实验数据的问题，本文利用自行研制的加压渗漏充砂试验装置，研制出物理性能相似、油湿比不同的局部湿充砂模型。通过油水相对渗透率和毛细管压力试验，定量地分析了局部湿润多孔介质的渗透性。通过对实验结果进行分析，得出了一些混合润湿体系的渗流规律。结果表明：

2、随着油量系数的增加，束缚水的饱和度会逐步减小；含油比例系数越高，原油的采收率越低，剩余油的饱和度越高。当含水率小于39%时，当饱和度大于6.00%时，两相的共渗速率都很高。在低水分条件下，两相的流速与水的比例是相反的，而在高水饱和时.，两者之间存在着显著的逆向关系。在同一饱和条件下，原油的水分含量与其比例系数呈明显的正相关趋势；在含水率为1/2、3/4、1时，湿润系统的含水率增长速度从慢到快，然后从快到慢；在含水量为1/4、0时，湿相变化速率由慢变快，然后逐渐加快，直到全部释放。两种均质系统的毛细管压力仅存在两种类型，即驱替特性和自吸收特性，而其他系统同时具有驱替和自吸特性，且自吸能力随水分含

3、量的增大而增大。关键词：局部润湿;充砂模型;油湿比;相对渗透率;毛管力ABSTRACTUsingtheself-developedpressurizedseepagesandfillingtestdevice,alocalwetsandfillingmodelwithsimilarphysicalpropertiesanddifferentoil-moistureratioisdeveloped.Thepermeabilityofpartiallywetporousmediaisquantitativelyanalyzedbyoil-waterrelativepermeabilityandca

4、pillarypressuretest.Theresultsshowthatwiththeincreaseofoilsaturation,thewatersaturationofsinglewelldecreases;Thehighertheoilproportioncoefficient,Whenthehumidityislessthan39%andthesaturationisgreaterthan6.00%,thelowertheextractionrateis,thehighertheresidualoilsaturationis,andthehigherthetwo-phasetot

5、alfiltrationcoefficientis.Atlowhumidity,thevelocityoftwo-phaseflowisinverselyproportionaltohumidity,whileundertheconditionofhighwatersaturation,thereisasignificantinverserelationshipbetweenthetwo.Atthesamewatercontentlevel,theoilcontentisdirectlyproportionaltoitsscalecoefficient.Whenthemoistureconte

6、ntis1/2,3/4and1,thegrowthrateofmoisturecontentinthewettingsystemincreasesfromslowtofast,andthenfromfasttoslow;Whenthewatercontentis1/4and0,thewatercontentofthewettingsystemincreasesfromslowtofast,andthengraduallyacceleratesuntilitisfullyreleased.Thereareonlytwotypesofcapillarypressureinthetwohomogen

7、eoussystems,namelydisplacementandselfabsorption,whileothersystemshavebothdisplacementandselfabsorption,andtheself-absorptioncapacityincreaseswiththeincreaseofwatercontent.Keywords:Localwetting;Sandfillingmodel;Wetoilratio;Relativepermeability;Capillaryforce目录国内外研究现状4第1章局部湿润充砂模型61.I砂石模型的制作61. 2充砂模型孔隙

8、渗透试验6第2章填砂模型渗流规律实验62. 1充砂模型渗流规律实验72.Ll充砂模型的制造72.1.2对充砂模型的抽真空操作72.1.3试验的方法和方法82. 2半渗透隔板法的毛细压力试验82. 2.1试验设备和附件83. 2.2试验程序与计算9第3章试验成果和分析H3. 1.充砂模型的相对渗透率H3. 1.2相对渗透率及相对渗透率曲线124. 1.3相对渗透率之比曲线与含水率的关系133.2充砂模型的毛细管压力试验14第4章实验结论16参考文献17绪论润湿性是一种有倾向的趋势，即一种液体在混合液中的扩散或附着于固体表面。就油气藏来说，它是指在油气藏状态下，油、水与岩体之间的相互影响，从而反映

9、出水、油与岩体之间的亲合、展布能力。储层的润湿性是决定储层流体位置、分布状态和流体特征的重要因素。润湿性对储层流体分布、储层和流体的流动特性有很大的影响。同时润湿性是研究油藏孔隙表面特性的一个重要指标，它对流体在孔隙及毛细管中的渗透和渗透特性有直接的影响。由于地下储集层的地质情况十分复杂，其矿物类型和孔隙结构类型多样、流体化学成分参差不齐，以及复杂的孔隙表面粗糙度，这些都是形成混合湿润系统的必要条件。此外，表面活性剂驱、碱驱、82驱等多种不同的三次开采技术，都会对储层的润湿性造成一定的影响，从而导致油藏的润湿性更加复杂。目前，在油田的实际开发和使用中，均匀湿润系统的渗透理论往往与其有很大的出入

10、，因此，要深入地研究其的渗透性。国内外研究现状储集层，尤其是低渗储层，由于其比表面积很大，即便仅含单相流体，其与岩层的孔隙接触面积也很大，而且在现实生产中很少出现仅含一种液体的情况，油藏的流型一般包括：油水两相型或油气两相型，或油气水三相型，在这种情况下岩石孔隙中不仅有油，而且还会有水、气与岩石表面接触，所以，在岩体中存在着诸如油、水对岩体孔隙的选择性湿润以及油水界面张力等问题。国内外对油层润湿性的研究已经很久了，但是由于它的复杂性，到目前为止还存在着大量的争议。对油层润湿性的早期研究，主要存在着两种立场：一种是油层中的岩体具有亲油性，即由于石油中含有一定量的极性组分，极易附着于岩体表面，从而

11、使得岩体更具亲油；另外一种立场是，油层中的岩石具有亲水性，这是由于构成岩石的矿物，如方解石、白云石等碳酸钙矿物和石英等造岩矿物，大多具有极性，而水又具有极性，比石油更早地接触到岩石，因此，大多数岩石都具有亲水性。亲水的观点是研究油藏润湿性的关键。并且在很长一段时间内，亲水的观点成为研究储层的润湿性的主流。但之后的研究发现，油气藏中同时存在亲水性和亲油两种类型。基于上述理解，Castanho和Fater等(1956)提出了“分润湿”的理论。A.R.萨拉蒂尔(1972)也提出了“混合湿润”(MiXed-WettabiIity)的观点，其理论表明储层中大部分的岩石表面是亲水性的，但是也有一些连续的亲

12、油性通道。近代学者的研究显示，原始油藏储集层具有相当程度的均匀润湿性，即均匀润湿然而，通过试验方法和对油藏的研究，发现油藏的润湿性并不像以往所认为的那样，而是呈现出不均匀的特点，这就是混合润湿现象。近几年来，大部分学者都赞同混合湿润的观点。国外学者将混合润湿分成三种类型：大孔隙为油湿型、小孔隙保持水湿性为MSW状态，即局部湿润状态；小隙孔为油湿性，大隙孔为水湿性为MWL状态,即混合润湿系统;全部的气孔都具有水湿或油湿的特性，即FW型混合湿润系统。在不同的情况下，不同的孔径尺寸对不同的润湿性能有不同的影响，但是FW混合湿润系统的润湿率与孔径尺寸无关，通过大量的试验和分析，在多孔介质中，孔隙性的多

13、孔渗透是最普遍的。许多学者采用不同比例、不同润湿系数的目数粒子，对FW混合润湿系统进行了试验，并对其进行了毛细管压力和相对渗透性试验。探讨了油湿系数的比值(这里用“k”来表示)。用可以量化的油水含量系数来表达不同的润湿率，以取代定性的接触角分析；然而，由于在混合增湿系统FW的生产过程中没有对充砂模型进行加压操作，因此不能获得关于高孔隙度和渗透率的其余相的准确饱和度。为此，采用油水两相相对渗透率和半渗透率的油水两相间的相对渗透率进行了模拟计算，利用“一种注砂模型及现场毛细管压力曲线测试装置”，并通过油水两相对渗透性和半渗透隔膜法进行了油水相对渗透率的对比实验，并进行了数值实验。尽管充砂模型在矿物

14、成分、颗粒大小、结合方式、接触方式等方面都与实际岩石有较大差别，但是通过模拟试验，可以从理论上揭示其对多相流的影响。第1章局部湿润充砂模型1.1砂石模型的制作采用高品质煤岩和石英微粒进行局部润湿充砂模型的试样，以保证颗粒水分的不同；同时，对石英细颗粒和优质煤岩进行了座滴测量实验使用的仪器为比利时产的KRusscBhi100ph微粒形态分析器，待测试液体为纯净蒸镭水（密度（1.04gcm）,黏度（0.889mPa.s）及煤油（密度0.80gcm）,黏度（2.43mPa.s）,测试温度为22。实验结果表明，高品质煤岩（接触角为164.34。）润湿性为亲油性，石英颗粒（接触角为8.68）润湿性为亲水

15、性。本文以30-60目的石英颗粒（Q）、高品质煤粉（三）为原料，对数种不同油湿比的局部润湿充砂模型进行了试验分析。将干燥后的石英砂粒和高品质煤粉按体积比为0:1、1:0、1:1、1:3和3:1的比例均匀混合搅拌，在“一种填砂模型压制与现场毛管压力曲线试验设备”中，将混合物在30MPa的压力下，压制20小时，制得了油湿比（k）为0、1/4、1/2、3/4、1的局部湿润充填模型。1.2充砂模型孔隙渗透试验取用5种不同油湿比的局部湿润充砂模型，分别进行了气测渗透试验和氮气孔隙度试验，结果显示：5种不同的渗透系数（q）、渗透系数（K）值基本相表1不同的部分润湿填砂模型孔隙度、渗透率Table1Theporosityandpermeabilityofdifferentfractionalwetsandfillpacksi,mq%k第1次第2次第3次平均值第1次第2次第3次平均值050.6349.7850.0750.1623.9424.1924.3124.151/448.1349.7749.5149.1424.6924.5524.3224.521/250.145049.7349.9625.9725.425.8325.733/449.650.9150.5250.3423.9823.123.0323.37151.0750.3450.7950.7324.