1、第十章第十章 孔隙介质中多相渗流特性孔隙介质中多相渗流特性与相对渗透率曲线与相对渗透率曲线第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性课程导入课程导入 本节从油气地下渗流原理出发，描述本节从油气地下渗流原理出发，描述多相流体在油气藏多孔介质中渗流特性，多相流体在油气藏多孔介质中渗流特性，为油气田开发工程研究提供理论基础。为油气田开发工程研究提供理论基础。第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性本节主要内容：本节主要内容：一、一、水驱油的非活塞特性水驱油的非活塞特性（理想的活塞式水驱油模型、实际的非活塞（理想的活塞式水驱油模型、实际的非活塞式水驱油模型）式
2、水驱油模型）二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性（互不连通的毛细管孔道，单相渗流特性；互不连通的毛细管孔道，单相渗流特性；互不连通的毛细管孔道，两相渗流特性；不互不连通的毛细管孔道，两相渗流特性；不等径并联的毛细管孔道，两相渗流特性；毛等径并联的毛细管孔道，两相渗流特性；毛细管孔道的混合液渗流特性。）细管孔道的混合液渗流特性。）第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性本节主要内容：本节主要内容：一、一、水驱油的非活塞特性水驱油的非活塞特性（理想的活塞式水驱油模型、实际的非活塞（理想的活塞式水驱油模型、实际的非活塞式水驱油模型）式水驱油模
3、型）二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性（互不连通的毛细管孔道，单相渗流特性；互不连通的毛细管孔道，单相渗流特性；互不连通的毛细管孔道，两相渗流特性；不互不连通的毛细管孔道，两相渗流特性；不等径并联的毛细管孔道，两相渗流特性；毛等径并联的毛细管孔道，两相渗流特性；毛细管孔道的混合液渗流特性。）细管孔道的混合液渗流特性。）第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性一、一、水驱油的非活塞特性水驱油的非活塞特性生生产产井井注入水注入水注注入入井井注注水开发示意图水开发示意图注水方式开发的油田，注水方式开发的油田，在水驱油过程中，水作在水驱油过程
4、中，水作为驱油介质要克服各种为驱油介质要克服各种阻力，进而从孔道中驱阻力，进而从孔道中驱出原油。出原油。在水驱油过程中，是在水驱油过程中，是以活塞式还是以非活以活塞式还是以非活塞式将油从多孔介质塞式将油从多孔介质中驱替出来？中驱替出来？油油水水油油水水油水油水多孔介质水驱过程示意图多孔介质水驱过程示意图第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性一、一、水驱油的非活塞特性水驱油的非活塞特性1 1、活塞式驱油模型、活塞式驱油模型水水油油油油水水油油水水SoLSoi注入水从油层中驱出原注入水从油层中驱出原油，就象气缸中的活塞油，就象气缸中的活塞运动一样，油水具有接运动一样，油水具
5、有接触面（分界面），水推触面（分界面），水推动油前进，一次推进可动油前进，一次推进可将油全部驱出将油全部驱出(如右图如右图)。这是一种这是一种理想水驱油理想水驱油模型模型。第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性一、一、水驱油的非活塞特性水驱油的非活塞特性2 2、非活塞式驱油模型、非活塞式驱油模型SoLSoi水驱油时油层形成三水驱油时油层形成三个不同的流动区：即个不同的流动区：即纯水流动区（水区）、纯水流动区（水区）、油水混合流动区（两油水混合流动区（两相区）和纯油流动区相区）和纯油流动区（油区）（油区）(如右图如右图)。生产数据表明地层中生产数据表明地层中水驱油是非活塞
6、式流水驱油是非活塞式流动。动。油油水水油水油水 油油水水油水油水 油油水水油水油水Sor第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性一、一、水驱油的非活塞特性水驱油的非活塞特性3 3、产生非活塞式驱油的原因、产生非活塞式驱油的原因地层中孔道有大有小，地层中孔道有大有小，表面润湿性、表面粗糙表面润湿性、表面粗糙度和迂曲度等参数均不度和迂曲度等参数均不同，表现出非均质性。同，表现出非均质性。油水在地层中流动，各油水在地层中流动，各孔道中所产生的阻力相孔道中所产生的阻力相差甚大，因而各孔道中差甚大，因而各孔道中的流动速度也就不同。的流动速度也就不同。（1 1）地层孔隙结构的复杂性）
7、地层孔隙结构的复杂性 油油水水油水油水第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性一、一、水驱油的非活塞特性水驱油的非活塞特性3 3、产生非活塞式驱油的原因、产生非活塞式驱油的原因孔道大小不同，毛管孔道大小不同，毛管力大小不同，油水在力大小不同，油水在其中流动时所产生的其中流动时所产生的动力和遇到的阻力必动力和遇到的阻力必然也不同，导致各孔然也不同，导致各孔道内的流动速度不同。道内的流动速度不同。（2 2）毛管压力的存在）毛管压力的存在 油油水水油水油水第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性一、一、水驱油的非活塞特性水驱油的非活塞特性3 3、产生非活塞
8、式驱油的原因、产生非活塞式驱油的原因对亲水孔道来说，毛对亲水孔道来说，毛管力是驱油动力。管力是驱油动力。相反，在亲油孔道中相反，在亲油孔道中的毛管力却成为附加的毛管力却成为附加阻力。阻力。（3 3）毛管力作用方式的不同）毛管力作用方式的不同 油油水水油水油水 油油 水水 油油 水水第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性一、一、水驱油的非活塞特性水驱油的非活塞特性3 3、产生非活塞式驱油的原因、产生非活塞式驱油的原因油水粘度差引起的粘滞油水粘度差引起的粘滞力不同，将加剧各孔道力不同，将加剧各孔道内油水流动速度的差异，内油水流动速度的差异，产生指进现象。产生指进现象。（4
9、4）油水粘度差的存在）油水粘度差的存在 油油水水油水油水生生产产井井注入水注入水本节主要内容：本节主要内容：一、一、水驱油的非活塞特性水驱油的非活塞特性（理想的活塞式水驱油模型、实际的非活塞（理想的活塞式水驱油模型、实际的非活塞式水驱油模型）式水驱油模型）二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性（互不连通的毛细管孔道，单相渗流特性；互不连通的毛细管孔道，单相渗流特性；互不连通的毛细管孔道，两相渗流特性；不互不连通的毛细管孔道，两相渗流特性；不等径并联的毛细管孔道，两相渗流特性；毛等径并联的毛细管孔道，两相渗流特性；毛细管孔道的混合液渗流特性。）细管孔道的混合液渗
10、流特性。）第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性1 1、互不连通的毛细管孔道，单相渗流特性互不连通的毛细管孔道，单相渗流特性单相液流时不存在毛管单相液流时不存在毛管力，即毛管力为零，只力，即毛管力为零，只考虑粘滞力的作用。考虑粘滞力的作用。V V2 2V V1 1从毛管渗流公式（从毛管渗流公式（PoisePoiseu uille ille 定律）定律）LPrq84LPrv822()qvArA第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中
11、的多相渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性1 1、互不连通的毛细管孔道，单相渗流特性互不连通的毛细管孔道，单相渗流特性在压差在压差P P一定情况下，某一毛细管长度中一定情况下，某一毛细管长度中流体流动速度流体流动速度V V与粘度与粘度、管径平方、管径平方成正比成正比。V V2 2V V1 1r r2 2r r1 1LPrv8222121)(rrVV两根毛细管，如果压差两根毛细管，如果压差P P、粘度、粘度、毛、毛细管长度细管长度L L均相同，则毛细管中流体流动均相同，则毛细管中流体流动速度速度V V与管径平方与管径平方成正比成正比。LPrv82第一节
12、第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性1 1、互不连通的毛细管孔道，单相渗流特性互不连通的毛细管孔道，单相渗流特性例子：例子：设有两互不流通的毛细管半径分别设有两互不流通的毛细管半径分别为为r r1 1=1m=1m，r r2 2=10m=10m，有单相流，有单相流体在毛细管中渗流，其渗流速度比体在毛细管中渗流，其渗流速度比为多少？为多少？V V2 2V V1 1r r2 2r r1 1211221()100VrVr认识：认识：在多孔岩石中，在某一外加压差的在多孔岩石中，在某一外加压差的作用下，渗流主要发生
13、在大孔道中。作用下，渗流主要发生在大孔道中。在悬殊孔隙大小下，可以认为部分在悬殊孔隙大小下，可以认为部分小孔道实际上未参与渗流。小孔道实际上未参与渗流。第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性1 1、互不连通的毛细管孔道，单相渗流特性互不连通的毛细管孔道，单相渗流特性V V2 2V V1 1r r2 2r r1 1211221()100VrVr第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性2 2、互不连通的毛细管孔
14、道，两相渗流特性互不连通的毛细管孔道，两相渗流特性两相液流时，毛细管中不但存在粘滞力，两相液流时，毛细管中不但存在粘滞力，而且还存在着毛管力。而且还存在着毛管力。V V2 2V V1 1r r2 2r r1 1水 1P12P油 20P1P2LxLt水 1油2t=tcP1P设在半径为设在半径为r r的毛细管中有水油两种液体，的毛细管中有水油两种液体，粘度分别为粘度分别为1 1（水）和（水）和2 2（油），水为湿（油），水为湿相，油为非湿相，两相之间弯液面呈现的相，油为非湿相，两相之间弯液面呈现的毛管力为毛管力为P Pc c。两相界面的运动规律是如何？。两相界面的运动规律是如何？二、多孔介质中几种
15、典型孔道中渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性2 2、互不连通的毛细管孔道，两相渗流特性互不连通的毛细管孔道，两相渗流特性第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性2 2、互不连通的毛细管孔道，两相渗流特性互不连通的毛细管孔道，两相渗流特性水 1P12P油 20P1P2LxLt水 1油2t=tcP1P先分别考虑液面两侧的两个单相流动，在先分别考虑液面两侧的两个单相流动，在t t时刻，根据毛细管流速公式（中心流速）可时刻，根据毛细管流速
16、公式（中心流速）可以写出：以写出：xPPrdtdxv111218)(22222()8()rPPdxvdtLx水相流速：水相流速：油相流速：油相流速：第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性2 2、互不连通的毛细管孔道，两相渗流特性互不连通的毛细管孔道，两相渗流特性水 1P12P油 20P1P2LxLt水 1油2t=tcP1P因为液流是连续的，且因为液流是连续的，且r r不变，不变，故故v v1 1=v=v2 2=两相界两相界面的移动速度，面的移动速度，可以写可以写为：为：21222222112221(
17、)8()()()2()4ccttrPPPVr tLPPPLLL式中，式中，L Lt t为为t t时刻油水界面位置。时刻油水界面位置。第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性2 2、互不连通的毛细管孔道，两相渗流特性互不连通的毛细管孔道，两相渗流特性（1 1）如果在长度为）如果在长度为L L的孔道有外加压差的孔道有外加压差P P1 1-P P2 2，则两相界面的运动速度，则两相界面的运动速度v v（即流速）（即流速）是随驱替时间是随驱替时间t t变化的，并受两相粘度变化的，并受两相粘度差、孔道半径差、孔
18、道半径r r、界面走过的距离、界面走过的距离L Lt t和和孔道总长度孔道总长度L L的影响。的影响。21222222112221()8()()()2()4ccttrPPPVr tLPPPLLL渗流特性：渗流特性：第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性2 2、互不连通的毛细管孔道，两相渗流特性互不连通的毛细管孔道，两相渗流特性（2 2）不同半径的孔道，流速不同。）不同半径的孔道，流速不同。（3 3）如果）如果 1 1 vv2 2，要视，要视 P P1 1，P P2 2的大小而定；的大小而定；第一节第
19、一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性讨论：讨论：为提高水驱油效率，我为提高水驱油效率，我们总希望两孔道中的油们总希望两孔道中的油水界面同时到达水界面同时到达B B点，此点，此时时v v1 1=v=v2 2，需由上式，需由上式解出解出并联毛细管的总流量。并联毛细管的总流量。二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性3 3、不同径并联的毛细管孔道，两相渗流特性不同径并联的毛细管孔道，两相渗流特性qq1q2cos)11(4cos)11(412212112222221rrrrLqrrrrLqvv第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特
20、性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性3 3、不同径并联的毛细管孔道，两相渗流特性不同径并联的毛细管孔道，两相渗流特性qq1q2例子：例子：设设r r1 12 21010-4-4厘米，厘米，r r2 21 11010-4-4厘米，厘米，1 1厘泊，厘泊，3030达因厘米，达因厘米，0 0，求当求当V V1 1V V2 2时，通过并联时，通过并联孔道的总流量孔道的总流量第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性3 3、不同径并联的毛细管孔道，两相渗流特性不同径并联的毛细
21、管孔道，两相渗流特性qq1q2解：解：当当V V1 1V V2 2时，得：时，得：2253121 212()1.610/4()rrr rqcmsL rrcos)11(4cos)11(412212112222221rrrrLqrrrrLqvv根据根据第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性3 3、不同径并联的毛细管孔道，两相渗流特性不同径并联的毛细管孔道，两相渗流特性qq1q2讨论：讨论：当当q q1.61.61010-5-5厘米厘米3 3秒时，两毛细管油秒时，两毛细管油水界面能同时到达出水界面能同时到
22、达出口端口端B B点。点。当当q q1.61.61010-5-5厘米厘米3 3秒秒时，在毛管力的作用下，时，在毛管力的作用下，则小孔道中的流速较大，则小孔道中的流速较大，油水界面先到达出口端，油水界面先到达出口端，就会在大孔道中留下残余就会在大孔道中留下残余油。油。二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性3 3、不同径并联的毛细管孔道，两相渗流特性不同径并联的毛细管孔道，两相渗流特性qq1q2讨论：讨论：第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性
23、二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性3 3、不同径并联的毛细管孔道，两相渗流特性不同径并联的毛细管孔道，两相渗流特性qq1q2讨论：讨论：当当q q1.61.61010-5-5厘米厘米3 3秒时，秒时，大孔道中油水界面移动速度较大孔道中油水界面移动速度较快，先到达出口端，就会在小快，先到达出口端，就会在小孔道中留下残油。留下残油的孔道中留下残油。留下残油的结果便在孔隙狭窄处形成结果便在孔隙狭窄处形成“贾贾敏效应敏效应”，增大流动阻力，并，增大流动阻力，并使水驱油的能量利用率降低，使水驱油的能量利用率降低，从而导致水驱油效果降低。从而导致水驱油效果降低。第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔
24、介质中的多相渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性3 3、不同径并联的毛细管孔道，两相渗流特性不同径并联的毛细管孔道，两相渗流特性qq1q2讨论：讨论：可以说明：油井生产一段可以说明：油井生产一段时间后要见水，见水后含时间后要见水，见水后含水率会上升，有相当一部水率会上升，有相当一部分原油是在含水期内采出分原油是在含水期内采出的，而且非均质油层水驱的，而且非均质油层水驱油效率和采收率不能达到油效率和采收率不能达到100%100%。第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道
25、中渗流特性3 3、不同径并联的毛细管孔道，两相渗流特性不同径并联的毛细管孔道，两相渗流特性qq1q2讨论：讨论：进一步可说明控制产进一步可说明控制产量或注入水量对提高量或注入水量对提高水驱油效率，防止指水驱油效率，防止指进非常重要！注采速进非常重要！注采速度不可太快，也不可度不可太快，也不可太慢！太慢！第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性4 4、毛细管孔道的混合液渗流特性毛细管孔道的混合液渗流特性 设有一等半径毛细管孔道的长度为设有一等半径毛细管孔道的长度为L L，半径为，半径为r ro o，在水
26、中均匀分布若干分散的油滴，油滴半，在水中均匀分布若干分散的油滴，油滴半径为径为r r。若孔道全部为油滴挤满，在流动时油若孔道全部为油滴挤满，在流动时油滴不变形也不与分散介质产生相对运动，即滴不变形也不与分散介质产生相对运动，即类似于念珠式的移动，如上图所示。孔道中类似于念珠式的移动，如上图所示。孔道中油水混合液的运动规律是如何？油水混合液的运动规律是如何？第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性4 4、毛细管孔道的混合液渗流特性毛细管孔道的混合液渗流特性设分散介质的粘度为设分散介质的粘度为，两端压差为
27、，两端压差为P P1 1一一P P2 2，当孔道充满念珠式油水混合物时，则，当孔道充满念珠式油水混合物时，则会形成环状流，流动速度为：会形成环状流，流动速度为：20214408)(LrPPrrv第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特性多孔介质中的多相渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性二、多孔介质中几种典型孔道中渗流特性4 4、毛细管孔道的混合液渗流特性毛细管孔道的混合液渗流特性上式说明：上式说明：油滴混合物的半径油滴混合物的半径r r越接近孔越接近孔道半径道半径r r0 0，混合物的流速就越低。，混合物的流速就越低。20214408)(LrPPrrv第一节第一节 多孔介质中的多相渗流特
28、性多孔介质中的多相渗流特性谢谢 谢谢第二节第二节 储层渗流的相对渗透率储层渗流的相对渗透率课程导入课程导入 多相流体在多孔介质中渗流，各相多相流体在多孔介质中渗流，各相流体的相对渗透率影响其在储层中渗流流体的相对渗透率影响其在储层中渗流特征。相对渗透率曲线是油藏工程动态特征。相对渗透率曲线是油藏工程动态分析、油藏数值模拟以及开发方案确定分析、油藏数值模拟以及开发方案确定等研究的基础资料。等研究的基础资料。本节主要内容：本节主要内容：一、相对渗透率的概念一、相对渗透率的概念（绝对渗透率、有效渗透率和相对渗透率）（绝对渗透率、有效渗透率和相对渗透率）二、相对渗透率曲线的特征二、相对渗透率曲线的特征
29、（两条曲线、三个区域和四个特征点。）两条曲线、三个区域和四个特征点。）三、影响相对渗透率的因素三、影响相对渗透率的因素（岩石结构、岩石润湿性、流体物性、油水岩石结构、岩石润湿性、流体物性、油水饱和历史、储层温度和驱动因素的影响。）饱和历史、储层温度和驱动因素的影响。）四、三相体系的相对渗透率四、三相体系的相对渗透率（拟三相流动的相对渗透率、三相流动的相拟三相流动的相对渗透率、三相流动的相对渗透率。）对渗透率。）第二节第二节 储层渗流的相对渗透率储层渗流的相对渗透率第二节第二节 储层渗流的相对渗透率储层渗流的相对渗透率本节主要内容：本节主要内容：一、相对渗透率的概念一、相对渗透率的概念（绝对渗透
30、率、有效渗透率和相对渗透率）（绝对渗透率、有效渗透率和相对渗透率）二、相对渗透率曲线的特征二、相对渗透率曲线的特征（两条曲线、三个区域和四个特征点。）两条曲线、三个区域和四个特征点。）三、影响相对渗透率的因素三、影响相对渗透率的因素（岩石结构、岩石润湿性、流体物性、油水岩石结构、岩石润湿性、流体物性、油水饱和历史、储层温度和驱动因素的影响。）饱和历史、储层温度和驱动因素的影响。）四、三相体系的相对渗透率四、三相体系的相对渗透率（拟三相流动的相对渗透率、三相流动的相拟三相流动的相对渗透率、三相流动的相对渗透率。）对渗透率。）一、相对渗透率的概念一、相对渗透率的概念1 1、绝对渗透率绝对渗透率绝对
31、渗透率是岩心中绝对渗透率是岩心中100%100%被一种流体饱和被一种流体饱和时测定的渗透率。它时测定的渗透率。它只是岩石本身的一种只是岩石本身的一种属性，而与岩心内的属性，而与岩心内的流体性质无关。通常流体性质无关。通常用用K K表示，单位为表示，单位为mm2 2。第二节第二节 储层渗流的相对渗透率储层渗流的相对渗透率一、相对渗透率的概念一、相对渗透率的概念1 1、绝对渗透率绝对渗透率有一岩样长有一岩样长3cm3cm、截面积为、截面积为2cm2cm2 2，用粘度为，用粘度为1mPa.s1mPa.s的盐的盐水水100%100%饱和在压差饱和在压差0.2MPa0.2MPa下下测得流量为测得流量为0
32、.5cm0.5cm3 3/s,/s,例子：例子：第二节第二节 储层渗流的相对渗透率储层渗流的相对渗透率用粘度为用粘度为3mPa.s3mPa.s的油的油100%100%饱和在压差饱和在压差0.2MPa0.2MPa下测得流量为下测得流量为0.167cm0.167cm3 3/s/s。问这两种流体测。问这两种流体测得岩石的绝对渗透率是多少？得岩石的绝对渗透率是多少？一、相对渗透率的概念一、相对渗透率的概念1 1、绝对渗透率绝对渗透率解：解：根据达西定律，岩石渗透率可以通过下根据达西定律，岩石渗透率可以通过下式计算得到：式计算得到：110QLKAp因此，因此，对于盐水饱和的岩石渗透率对于盐水饱和的岩石渗
33、透率为：为：120.513100.375()20.2Km对于油饱和的岩石渗透率为：对于油饱和的岩石渗透率为：120.16733100.375()20.2Km第二节第二节 储层渗流的相对渗透率储层渗流的相对渗透率一、相对渗透率的概念一、相对渗透率的概念2 2、有效渗透率有效渗透率当岩石中有两种以上流体共当岩石中有两种以上流体共流时，其中某一相流体的通流时，其中某一相流体的通过能力称为某相的有效渗透过能力称为某相的有效渗透率或称某相的相渗透率。通率或称某相的相渗透率。通常用常用Ko、Kw、Kg表示，表示，单位单位为为mm2 2。第二节第二节 储层渗流的相对渗透率储层渗流的相对渗透率当岩石中存在多相
34、流动时，只当岩石中存在多相流动时，只要应用某相流动的参数，仍可要应用某相流动的参数，仍可采用达西公式计算该相的有效采用达西公式计算该相的有效渗透率，这样多相流动中所产渗透率，这样多相流动中所产生的各种附加阻力都反映在该生的各种附加阻力都反映在该相流体的有效渗透率的数值上。相流体的有效渗透率的数值上。一、相对渗透率的概念一、相对渗透率的概念2 2、有效渗透率有效渗透率第二节第二节 储层渗流的相对渗透率储层渗流的相对渗透率一、相对渗透率的概念一、相对渗透率的概念2 2、有效渗透率有效渗透率有一岩样长有一岩样长3cm3cm、截面积为、截面积为2cm2cm2 2，用，用70%70%的盐水（粘度为的盐水
35、（粘度为1mPa.s1mPa.s）和）和30%30%的的油（粘度为油（粘度为3mPa.s3mPa.s）饱和，且保持在）饱和，且保持在这 样 的 饱 和 度 下 稳 定 渗 流，压 差这 样 的 饱 和 度 下 稳 定 渗 流，压 差0.2MPa0.2MPa下测得盐水的流量为下测得盐水的流量为0.30cm0.30cm3 3/s,/s,油的流量为油的流量为0.02cm0.02cm3 3/s/s。问此时油、水。问此时油、水的有效渗透率各是多少？的有效渗透率各是多少？例子：例子：第二节第二节 储层渗流的相对渗透率储层渗流的相对渗透率一、相对渗透率的概念一、相对渗透率的概念2 2、有效渗透率有效渗透率解
36、：解：根据达西定律，盐水的有效渗透率为：根据达西定律，盐水的有效渗透率为：112100.313100.225()20.2wwwQLKApm油的有效渗透率为：油的有效渗透率为：112100.0233100.045()20.2oooQLKApm第二节第二节 储层渗流的相对渗透率储层渗流的相对渗透率一、相对渗透率的概念一、相对渗透率的概念2 2、有效渗透率有效渗透率油、水两相的有效渗透率之和油、水两相的有效渗透率之和K Kw w+K+Ko o0.270m0.270m2 2小于绝对渗透率小于绝对渗透率K=0.375mK=0.375m2 2。K Kw w+K+Ko oK S Soror。二、相对渗透率曲
37、线的特征二、相对渗透率曲线的特征2 2、三个区域三个区域第二节第二节 储层渗流的相对渗透率储层渗流的相对渗透率二、相对渗透率曲线的特征二、相对渗透率曲线的特征四个特征点分别是束缚水四个特征点分别是束缚水饱和度饱和度S Swiwi点、残余油饱点、残余油饱和度和度S So or r点、残余油饱和点、残余油饱和度下水相度下水相K Krwrw点点、两条曲、两条曲线的交点线的交点(称为称为等渗点等渗点)。3 3、四个特征点、四个特征点第二节第二节 储层渗流的相对渗透率储层渗流的相对渗透率根据特征点可以由原根据特征点可以由原始含油饱和度及残余始含油饱和度及残余油饱和度，计算油藏油饱和度，计算油藏或岩心的水
38、驱油效率。或岩心的水驱油效率。二、相对渗透率曲线的特征二、相对渗透率曲线的特征3 3、四个特征点、四个特征点第二节第二节 储层渗流的相对渗透率储层渗流的相对渗透率二、相对渗透率曲线的特征二、相对渗透率曲线的特征两相流体都存在与一个开两相流体都存在与一个开始流动的最低饱和度值。始流动的最低饱和度值。且湿相的最低饱和度值大且湿相的最低饱和度值大于非湿相最低饱和度值。于非湿相最低饱和度值。4 4、湿相、湿相-非湿相体系相对渗透率曲线的共同非湿相体系相对渗透率曲线的共同特征特征OilGas11KroKrg 1 0SoSg0Sgc 0 10Sor第二节第二节 储层渗流的相对渗透率储层渗流的相对渗透率两相
39、的相对渗透率之和两相的相对渗透率之和小于小于1 1。K Kroro+K+Krwrw为最小值为最小值时，时，K Krwrw=K Kroro。非湿相的相对渗透率随非湿相的相对渗透率随其饱和度增加而增大的其饱和度增加而增大的速度比湿相快。速度比湿相快。二、相对渗透率曲线的特征二、相对渗透率曲线的特征4 4、湿相、湿相-非湿相体系相对渗透率曲线的共同非湿相体系相对渗透率曲线的共同特征特征OilGas11KroKrg 1 0SoSg0Sgc 0 10Sor第二节第二节 储层渗流的相对渗透率储层渗流的相对渗透率第二节第二节 储层渗流的相对渗透率储层渗流的相对渗透率本节主要内容：本节主要内容：一、相对渗透率
40、的概念一、相对渗透率的概念（绝对渗透率、有效渗透率和相对渗透率）（绝对渗透率、有效渗透率和相对渗透率）二、相对渗透率曲线的特征二、相对渗透率曲线的特征（两条曲线、三个区域和四个特征点。）两条曲线、三个区域和四个特征点。）三、影响相对渗透率的因素三、影响相对渗透率的因素（岩石结构、岩石润湿性、流体物性、油水岩石结构、岩石润湿性、流体物性、油水饱和历史、储层温度和驱动因素的影响。）饱和历史、储层温度和驱动因素的影响。）四、三相体系的相对渗透率四、三相体系的相对渗透率（拟三相流动的相对渗透率、三相流动的相拟三相流动的相对渗透率、三相流动的相对渗透率。）对渗透率。）三、影响相对渗透率的因素三、影响相对
41、渗透率的因素高渗透、大孔隙砂岩的两相共渗区的范高渗透、大孔隙砂岩的两相共渗区的范围大，束缚水饱和度低；围大，束缚水饱和度低；1 1、岩石孔隙结构的影响岩石孔隙结构的影响Kro0含水饱和度，%（3）20406080相对渗透率，%40208060Krw100K=1314毫达西K=20毫达西02040608020406080100含水饱和度，%（1）相对渗透率，%KKrorw100roK0含水饱和度，%（2）20604080相对渗透率，%20406080Krw（1 1）孔隙大、流通性好的岩心孔隙大、流通性好的岩心（2 2）孔隙小、流通性好的岩心孔隙小、流通性好的岩心（3 3）孔隙大、流通性差的岩心孔
42、隙大、流通性差的岩心第二节第二节 储层渗流的相对渗透率储层渗流的相对渗透率三、影响相对渗透率的因素三、影响相对渗透率的因素孔隙小、连通性好的束缚水饱和度高，孔隙小、连通性好的束缚水饱和度高，两相流覆盖饱和度的范围较窄两相流覆盖饱和度的范围较窄；1 1、岩石孔隙结构的影响岩石孔隙结构的影响Kro0含水饱和度，%（3）20406080相对渗透率，%40208060Krw100K=1314毫达西K=20毫达西02040608020406080100含水饱和度，%（1）相对渗透率，%KKrorw100roK0含水饱和度，%（2）20604080相对渗透率，%20406080Krw（1 1）孔隙大、流通
43、性好的岩心孔隙大、流通性好的岩心（2 2）孔隙小、流通性好的岩心孔隙小、流通性好的岩心（3 3）孔隙大、流通性差的岩心孔隙大、流通性差的岩心第二节第二节 储层渗流的相对渗透率储层渗流的相对渗透率三、影响相对渗透率的因素三、影响相对渗透率的因素孔隙小和连通性不好的孔隙小和连通性不好的K Kroro和和 K Krwrw的终点的终点都较小；都较小；1 1、岩石孔隙结构的影响岩石孔隙结构的影响Kro0含水饱和度，%（3）20406080相对渗透率，%40208060Krw100K=1314毫达西K=20毫达西02040608020406080100含水饱和度，%（1）相对渗透率，%KKrorw100r
44、oK0含水饱和度，%（2）20604080相对渗透率，%20406080Krw（1 1）孔隙大、流通性好的岩心孔隙大、流通性好的岩心（2 2）孔隙小、流通性好的岩心孔隙小、流通性好的岩心（3 3）孔隙大、流通性差的岩心孔隙大、流通性差的岩心第二节第二节 储层渗流的相对渗透率储层渗流的相对渗透率三、影响相对渗透率的因素三、影响相对渗透率的因素同样是大孔隙，连通性差与好的曲线特征同样是大孔隙，连通性差与好的曲线特征差别大，流通性差的更接近小孔隙流通性差别大，流通性差的更接近小孔隙流通性好的曲线特征。好的曲线特征。1 1、岩石孔隙结构的影响岩石孔隙结构的影响Kro0含水饱和度，%（3）2040608
45、0相对渗透率，%40208060Krw100K=1314毫达西K=20毫达西02040608020406080100含水饱和度，%（1）相对渗透率，%KKrorw100roK0含水饱和度，%（2）20604080相对渗透率，%20406080Krw（1 1）孔隙大、流通性好的岩心孔隙大、流通性好的岩心（2 2）孔隙小、流通性好的岩心孔隙小、流通性好的岩心（3 3）孔隙大、流通性差的岩心孔隙大、流通性差的岩心第二节第二节 储层渗流的相对渗透率储层渗流的相对渗透率三、影响相对渗透率的因素三、影响相对渗透率的因素2 2、岩石润湿性的影响岩石润湿性的影响第二节第二节 储层渗流的相对渗透率储层渗流的相对
46、渗透率岩石的润湿性对相对渗透岩石的润湿性对相对渗透率曲线的特征影响较大。率曲线的特征影响较大。一般岩石从强润湿到强非一般岩石从强润湿到强非润湿时，润湿时，油相油相的相对渗透的相对渗透率将依次降低；相反，率将依次降低；相反，水水相相的相对渗透率将依次升的相对渗透率将依次升高（如右图）。高（如右图）。三、影响相对渗透率的因素三、影响相对渗透率的因素如下图，当含油饱和度较高时，粘度比的如下图，当含油饱和度较高时，粘度比的影响开始显现出来。影响开始显现出来。3 3、流体粘度的影响流体粘度的影响第二节第二节 储层渗流的相对渗透率储层渗流的相对渗透率由于含油饱和度高时，它所占据并流经的由于含油饱和度高时，
47、它所占据并流经的孔道数目也多，粘度比对相对渗透率影响孔道数目也多，粘度比对相对渗透率影响三、影响相对渗透率的因素三、影响相对渗透率的因素3 3、流体粘度的影响流体粘度的影响第二节第二节 储层渗流的相对渗透率储层渗流的相对渗透率也就越大；而水饱和度也就越大；而水饱和度高时，相应油所占据并高时，相应油所占据并流经的孔道数目减少，流经的孔道数目减少，使油在较大孔道中流动，使油在较大孔道中流动，故粘度比的影响就小了故粘度比的影响就小了。三、影响相对渗透率的因素三、影响相对渗透率的因素下图分别为加入表面活性物质后，油水下图分别为加入表面活性物质后，油水分别为分散相两种状态下的相对渗透率分别为分散相两种状
48、态下的相对渗透率曲线。曲线。4 4、流体中表面活性物质的影响流体中表面活性物质的影响a-油为分散相020406080100020406080100水饱和度，%相 对渗 透率，%水油b-水为分散相020406080100020406080100水饱和度，%相 对渗 透率，%水油第二节第二节 储层渗流的相对渗透率储层渗流的相对渗透率对比二曲线可知，由于分散介质的渗透能力对比二曲线可知，由于分散介质的渗透能力大于分散相，所以出现大于分散相，所以出现K Kroaroa K Krwbrwb。三、影响相对渗透率的因素三、影响相对渗透率的因素4 4、流体中表面活性物质的影响流体中表面活性物质的影响a-油为分
49、散相020406080100020406080100水饱和度，%相 对渗 透率，%水油b-水为分散相020406080100020406080100水饱和度，%相 对渗 透率，%水油第二节第二节 储层渗流的相对渗透率储层渗流的相对渗透率三、影响相对渗透率的因素三、影响相对渗透率的因素5 5、油水饱和历史的影响油水饱和历史的影响第二节第二节 储层渗流的相对渗透率储层渗流的相对渗透率 非湿相的相对渗透率受饱和非湿相的相对渗透率受饱和顺序的影响要远大于湿相顺序的影响要远大于湿相。驱替过程获得的相渗曲线与驱替过程获得的相渗曲线与吸吮过程获得的相比，非湿吸吮过程获得的相比，非湿相的相渗曲线差别很大，而相
50、的相渗曲线差别很大，而湿相的总是比较接近湿相的总是比较接近。三、影响相对渗透率的因素三、影响相对渗透率的因素随温度升高，束缚水饱和度随温度升高，束缚水饱和度S Swiwi增高，油增高，油相相对渗透率相相对渗透率K Kroro升高，水相相对渗透率升高，水相相对渗透率K Krwrw降低，岩石水湿性增强降低，岩石水湿性增强。6 6、温度的影响温度的影响第二节第二节 储层渗流的相对渗透率储层渗流的相对渗透率三、影响相对渗透率的因素三、影响相对渗透率的因素驱动因素包括驱替压力、驱动因素包括驱替压力、压力梯度、流动速度等压力梯度、流动速度等。一般概括为一般概括为“准数准数”，准数表示微观毛管压力准数表示微
