油水相对渗透率曲线

在各向异性的Berea砂岩上 发现，平行层理流动的相对渗 透率值高于垂直于层理流动的 相应值。同时沙粒大小、分布 颗粒形状以及方向性，孔隙大 小分布，几何形态，岩石比面 以及后生作用等都会影响相渗 曲线。
影响相对渗透率曲线的因素
上覆岩压的影响
上覆岩压小于3000psi时对 相对渗透率没甚麽影响。当 达到5000psi时就可以看到 影响。主要是由孔隙结构的 变化引起的。具体多大上覆 岩压发生影响，与岩石性质 有关。在高压地层应模拟 上覆岩压测定相对渗透率曲 线。
影响相对渗透率曲线的因素
初始饱和度的影响
初始含水饱和度增大会使整个曲线向右移动，即 较高的初始含水饱和度可以得到较低的残余油 饱和度。特别对水湿情况影响明显。对于高达 20%初始水饱和度的油湿岩芯，饱和度再增加 就看不出变化了。 所以除特殊研究外，开始测定相对渗透率时，岩 芯中的水量应该是其束缚水饱和度。
前
言
相对渗透率表示成饱和度的函数，但它还受岩 石物性、流体性质、润湿性、流体饱和顺序以 及实验条件的影响。 实际上，相对渗透率很聪明地把所有影响两相 渗流的因素都概括到这条曲线中，使其能把单 相渗流的达西定律应用到两相渗流中。 前面几项是储层的固有属性，而实验条件是我 前面几项是储层的固有属性， 们如何获得有代表性相对渗透率曲线的关键。 们如何获得有代表性相对渗透率曲线的关键 下面，我们首先介绍影响相对渗透率曲线的因 素。
非稳态相对渗透率测定方法
采用Johnson(JBN)方法 采用Johnson(JBN)方法 Johnson(JBN) 该方法以下列假设为基础： 该方法以下列假设为基础： 1. 流动是一维并稳定的； 2. 岩芯为线性均质的； 3. 毛细管力的作用与粘滞力作用相比可以忽略 不计。 通常这些假设得不到满足，岩芯多半是非均质的， 驱动力往往比较小，混合润湿性等等。
影响非稳态相对渗透率测定的 因素
控制最终流体饱和度的关键流动参数是毛细管 数Nca： Nca=μwV/σ
毛细管数是粘滞力与孔隙级别上的毛细管力之比，或 说驱替压力梯度与毛管压力梯度之比。 当Nca〉10-5时，残余油饱和度随Nca增加而减小，随着油 饱和度降低，残余油时的水相渗透率增加。因而，此 时端点水相相对渗透率Krwo是Nca的增函数。 这个参数在相似模拟中就是π2，在三次采油中主要考虑 这个参数。
影响非稳态相对渗透率测定的 因素
非均质性的影响
非均质性加剧了粘性指进的作用，特别对油湿和混合 润湿性更为明显。 对层状非均质用非均质性参数描述: H=q*(Kb/Kl)(ω/L) Kb：最高渗透层渗透率；Kl：最低渗透层渗透率； ω：非均质性的特征宽度；L：体系长度； q*=1/E。 非均质性增大，会使用JBN方法获得的油相相渗透率降低， 水相渗透率增加。
经验法则 （1） 水湿 油湿 束缚水饱和度 >20-25 <10% 交点饱和度 >50% <50% Kw(Sor) <30% >50% （2）如果气－油相对渗透率曲线中的油相相对渗透率 与水－油相对渗透率曲线中的水相相对渗透率相近， 则岩样是水湿的； 注意 此方法只能用于强润湿行为的定性判断，对于 注意：此方法只能用于强润湿行为的定性判断 此方法只能用于强润湿行为的定性判断， 中间润湿性或混合润湿性，则无规律可循。 中间润湿性或混合润湿性，则无规律可循
影响相对渗透率曲线的因素
驱替速度和界面张力的影响
随π (σ/v)值减小， 。 应当注意；使非连续相 流动π值必须呈数量级 变化，只有使σ<0.01 mN/m才有可能。
影响相对渗透率曲线的因素
岩石非均质（层理）的影响
测量相对渗透率曲线的方法
稳态法
理论依据：忽略毛管压力和重力作用的两相不可压缩、 理论依据 不互溶流体的一维渗流方程； 做法 做法：让固定比例的流体通过岩样，直到达到稳定状 态（压力分布、饱和度分布不随时间而改变，各相流 体在孔隙中分布达到平衡），求得此平衡状态下的饱 和度、压力和流量，然后直接用达西定律计算油水相 对渗透率。
测量相对渗透率曲线的方法
稳态法测定相对渗透率 曲线应注意的问题：
除了饱和度测定要准确外， 主要是 消除末端效应。末端效应是由于 毛细管力突变引起的。出口段饱和度 必须达到平衡饱和度才有润湿相流体 流出。 末端效应随流速加快而减小。
测量相对渗透率曲线的方法
减小末端效应的方法 ：宾夕凡尼亚法
该方法是把岩芯放在 两段与试验岩样类似的岩 样之间，使毛细管连续而 消除末端效应。 这种装置也有利于两相流 体在进入岩样前充分混合。 其缺点是必须把岩样取下 秤重测定饱和度。
影响非稳态相对渗透率测定的 因素
毛细管作用的影响 水湿情况：末端效应明显 水湿情况 入口端：水自发渗吸，油逆向流出。可以在
入口加一个水湿园盘以减少这个作用；
出口端：只有水饱和度足够高时，水才流出。
当油粘度不太高时，用非稳态法只能在很小的饱和度范 围内获得相对渗透率 解决方法：水湿岩芯最好用稳态法，或用较高驱替压力。
稳态法测定油水相对渗透率曲线
常用饱和度测定方法：
物质平衡法（体积法）
根据物质平衡原理： 流进岩芯的累积量-流出岩芯的累积量=岩芯中剩余量 只要准确记录下进入和采出岩芯的液量，就可计算出相应测量点下 的流体饱和度。 其准确度取决于计量精度，以及死体积的大小。
称重法 根据油水密度不同，当饱和度不同时其质量也不同， 通过秤重和油水密度差即可计算油水饱和度。
当流动性好的流体驱替流动性较差的流体时，驱替是不稳定 的，驱替前缘形成指进，非均质性加剧了指进过程。指进导 致提前突破，出口有较长时间的两相流动；其驱替不是一维 的，也不是稳定的，因此JBN方法不再严格适用； 指进现象用两个参数描述； M > 1 M —— Krwroμo/μw
I ≡ (M 1)(v vc )wd2 (σKwro )
油水相对渗透率曲线
前
言
油水相对渗透率资料是研究油水两相渗流的基础，是 油田开发参数计算，动态分析，以及油藏数值模拟等 方面不可缺少的重要资料。 它可直接应用： 计算油井产量，水油比和流度比； 分析油井产水规律； 确定油水在储层中的垂向分布； 确定自由水面； 计算驱油效率和油藏水驱采收率； 判断油藏润湿性等。 因此， 因此，获得有代表性的相对渗透率资料对油田开发十分 重要。 重要。
影响非稳态相对渗透率测定的 因素
这些参数的临界范围如表：
参数 临界范围 水湿 混合润湿 油田范围 实验室范围 E 〉0.01 〉1 <0.01 0.01-10 Nca 〉10-5 〉10-8 <10-6 10-8-10-5 I 〉4152 〉74 <105 <106 H 〉0.2 〉0.02 0.01-1 0.01-10
影响相对渗透率曲线的因素
流体形态的影响
有表面活性剂存在时，油水相态有三种：油为分散相， 油为分散介质，乳化状态。油水在孔隙介质中共同渗 流，分散介质的渗流能力会大于分散相。
影响相对渗透率曲线的因素
饱和历程的影响——滞后现象
其滞后现象是由毛管压力滞后引起的。非湿相的相渗受 饱和顺序的影响要远大于对湿相的影响；湿相的驱替 和吸入过程的相渗曲线比较接近。
稳态法测定油水相对渗透率曲线
其他测定饱和度方法还有：
X射线和γ射线吸收法、电容测量法、核磁共振法、 真空蒸馏法以及微波吸收等方法。但这些除少数用于 三相相对渗透率测定外，没有普遍应用。
饱和度测定方法的比较：
外部测量方法（体积平衡和称重法）：它提供的 是平均值，不能显示饱和度剖面分布，并且其误差较 大。特别是岩芯体积小和死体积大时。 就地测量方法如果有准确校正方法更准确、可靠。 它还可以提供饱和度剖面。但成本较高。使用不太方 便。
影响相对渗透率曲线的因素
流体粘度比的影响
当粘度比相差不大时，基本没有影响。
影响相对渗透率曲线的因素
流体粘度比的影响
当非湿相粘度很大时，非 湿相的Knw随非湿相/湿相 粘度比增加而增加，并且可 以超过100%；而湿相Kw与 粘度比无关。粘度比的影响 随孔隙半径增大而减小，当 K>1达西时，其影响忽略不 计。 这可用水膜理论来解释—— 润湿膜起润滑作用。
影响相对渗透率曲线的因素
岩石孔隙结构的影响
由于流体饱和度的分布 及流动渠道直接与岩石 孔隙大小，几何形态及 其组合特征有关，因而 孔隙结构会直接影响相 渗曲线。
1.毛细管; 2.白云岩; 3.未胶结砂岩; 4.胶结砂岩
影响相对渗透率曲线的因素
高渗，大孔隙砂岩两相共渗区范围大，共存水饱和度低，端点相 对渗透率高； 孔隙小，连通性好的岩芯共存水饱和度高，两相流覆盖饱和度范 围较窄，端点相对渗透率也较低； 孔隙小，连通性又不好的岩芯两相区和端点相对渗透率都低。
影响相对渗透率曲线的因素
温度的影响
温度升高，Swi增高， 在相同Sw下，Kro 提高，Krw略有降低， 岩石变得更加水湿。 机理是：温度升高， 分子热运动增大，使 原油粘度降低，表面吸附层变薄，流动孔道增大，流动 阻力降低，而使Kro有所提高。当然，岩石热膨胀会使孔 隙结构发生变化，而带来影响。
I 为非稳定性数； v —— 表观速度； d —— 岩芯直径；
vc = Kwro (ρw ρo )gcosα (M 1)w
影响非稳态相对渗透率测定的 因素
对水湿情况：I应小于4152；毛细管作用阻滞了指进的 增长，并且，由于Krwro <<1,即使μo/μw值较大，M也 小于1。因此多半是稳定的。 对油湿和混合润湿情况：指进比较严重，I应小于74。 毛细管作用与粘性指进要求驱替条件正好矛盾：因为 毛细管作用趋向于减弱粘滞的不稳定性，在低速下， 指进小，但毛细管末端效应大，而在高速下，指进大， 毛细管末端效应小。 随着非稳定数I增加，油相渗透率降低，水相渗透率增 高，油指数增大，水指数减小；Sor随非稳定性加剧而 升高。
影响相对渗透率曲线的因素