【正文】 四、影響巖石滲透率的因素 地靜壓力和地層溫度 地靜壓力和地層溫度對巖石 K 的影響具有互補關(guān)系： ?地靜壓力 ↑→ 巖石 K↓ （ T↑→ 巖石骨架、流體膨脹） ?地溫 ↑ → 減小地靜壓力降低 K 的作用 四、影響巖石滲透率的因素 方法： ? 用測井資料估算 bwiaScK ???用巖樣孔隙數(shù)據(jù)估算 (基于等效滲流阻力原理 ) 等效滲流阻力原理： 兩種巖石在其它條件相同時，若滲流阻力相等，則通過巖石的流量也相等。 ?沉積 構(gòu)造在 宏觀 上 決定 了儲層滲透率的 方向性 。 原理： Darcy定律 (1)垂直滲透率測定 (vertical) 同常規(guī)小巖心測定 流體沿著垂直巖石層面方向線性流動時，測得的滲透率 三、巖石滲透率的實驗室測定 (2)水平滲透率測定 (horizontal) 流體沿著平行巖石層面方向線性流動時，測得的滲透率 裝置 計算公式 )(2222100ppLpQEKa ???（混合單位） E 為形狀系數(shù)，取決于濾網(wǎng)分配氣體的弓形角； 三、巖石滲透率的實驗室測定 (3)徑向滲透率測定 (radial) 流體在巖心中呈徑向線性流動時，測得的滲透率 裝置 計算公式 （混合單位） )()/ln (2221200pphddpQK we?? ??de－巖樣外徑 dw －及孔眼內(nèi)徑 p1－進口壓力 p2 －出口壓力 測定關(guān)鍵 在巖心正中心鉆一小孔，使流體在巖心中呈徑向流動 三、巖石滲透率的實驗室測定 四、影響巖石滲透率的因素 ?巖石骨架構(gòu)成及構(gòu)造力 ?巖石孔隙結(jié)構(gòu) ?地靜壓力和地層溫度 儲層 巖石骨架構(gòu)成及構(gòu)造力 的影響 (1)巖石骨架構(gòu)成（微觀因素） ? 顆粒：組成和結(jié)構(gòu)（大小、分選、排列等） ? 膠結(jié)物：含量、膠結(jié)類型等 → 骨架結(jié)構(gòu)決定巖石 φ 、 S 大小 → 影響巖石 K ★ 顆粒越粗，分選越好，膠結(jié)物含量越少，滲透率越高。 根據(jù) Ka與 直線關(guān)系， Klinkenberg提出： )1(pbKKa ?? ?當 → ∞ 時， Ka→ 常數(shù) K∞ （在數(shù)值上， K∞ ＝巖石 K） K∞ 稱等效液體滲透率或克氏滲透率 b 滑脫系數(shù)；與氣體性質(zhì)、孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān) (5)滑脫現(xiàn)象的影響因素 )/1( pbKK a ?? ?rpCb /4 ??r毛管半徑； C≈1 ； d 分子直徑； λ 為 下分子平均自由程 n分子密度（與 有關(guān)） )2/(1 2 nd?? ?★ 平均壓力越低，氣體分子量越小，巖石孔隙越小，氣測滲透率的滑脫效應(yīng)越嚴重（ b越大）， Ka 越大 方法： ?實驗測定數(shù)據(jù) ?經(jīng)驗公式 ?圖版法 氣測滲透率 Ka的校正 —— 滑脫效應(yīng)校正 二、巖石絕對滲透率的測定原理 （ 1）氣測滲透率 Ka 的實驗校正 （同一氣體對同一巖心） 步驟 ?測定 5 組以上不同平均壓力下的流量 Q 及巖心進、出口壓力 p p2數(shù)據(jù)點； ?用氣測滲透率公式計算不同平均壓力下的 Ka； ?繪制 Ka～ 平均壓力直線 ?將直線外推至 Ka 軸，截距即為 K∞ 結(jié)果 )1( pbKK a ?? ?原理 pALQKL ???（ 2）經(jīng)驗公式 —— 伊弗萊計算法 使用條件：當平均壓力接近 ?? CCKKaL（ 3）圖版法（見圖 1－ 26） 式中： PC 7?P：由壓汞法所得出的毛管壓力曲線中平緩段的平均壓力 常規(guī)小巖心測定★ 適用：一般砂巖儲集層巖心 原理： Darcy定律 數(shù)據(jù)處理：液測、氣測滲透率公式（至少測 4~5組數(shù)據(jù) ） pALQKL ???)(2222100ppALpQKa ??? )1(pbKKa ?? ?三、巖石滲透率的實驗室測定 全直徑巖心測定 適用：含有較大的溶孔、溶洞、裂縫等非均質(zhì)較強的砂、礫巖儲層巖樣。） ?低壓下 ,氣體在毛管中流動特性：碰撞運動為主。 (2)產(chǎn)生滑脫現(xiàn)象的原因 ? 液體在毛管中流動特性：粘滯流動。 p1氣體滑脫現(xiàn)象 (gas slippage) 在單根毛管滲流模型中： ?液體： 流速斷面呈圓錐曲線： ?氣體： 流速斷面呈近直線分布： ?從孔中心 → 孔壁 v 液 ↓ ?孔壁處 v 液 ＝ 0 ?孔壁處 v 氣 ≠ 0。 原因： 氣體滑脫效應(yīng) 氣測巖石滲透率的結(jié)果分析： ?同種氣體，不同平均壓力 → 測得的 Ka 不同； ?相同平均壓力 ，不同氣體 → 測得的 Ka不同。 2 pQpQ 00? (3)將 2式帶入 1微分 Darcy公式有： 分離變量、積分 : ?? ?? Lpp dLApQK pd p 0 0021 ?dpdLAppQK ?00??dLdpAQK /???p d pdLApQK ?00??得氣測 K 公式： )(2222100ppALpQKa ???（混合單位制） 式中： Ka— 氣測巖石絕對滲透率， μm2； p p2— 巖心進、出口端壓力， atm； p0— 大氣壓力， atm； Q0— 大氣壓 p0 下的體積流量， cm3/s。 (1)氣體體積流量 Q 在各斷面處不等，但 每一斷面上的流量符合 Darcy定律 。 二、巖石絕對滲透率的測定原理 巖石絕對滲透率的測定方法 方法： 行業(yè)標準規(guī)定使用氣體測量巖石 K，即：低壓下用干燥空氣或氮氣通過巖心，測定 K。 二、巖石絕對滲透率的測定原理 注意 ： ?理論上：油、氣、水都可作 K 的測定流體 ?實際上：除線性流動條件外，其它條件在實驗室條件下難以嚴格滿足。 巖石的絕對滲透率是巖石的固有性質(zhì)，與測定條件無關(guān)。 dLdpKLpKAQv?? ?????Q or ? 與 or 成正比 問題： 如何測定 K？ P? dLdP 滲流速度：由 Darcy方程 ?vw ? vw ?真實速度： 使用條件： 流體為線性滲流，其滲流速度＜臨界流速 vc ＜線性滲流的判斷方法＞ ? 作圖法： Q— △ p為過原點直線，則為線性流 ? 雷諾數(shù) Re 法 ? 據(jù)卡佳霍夫公式： ?一般砂巖儲層的臨界 Rec 為 － ?若實際 Re＜ Rec，則為線性流動（層流） 2/ ??? KvRe ?巖石絕對滲透率的測定條件 不與巖石發(fā)生任何物理化學(xué)反應(yīng) 的 不可壓縮流體 ， 100%飽和巖心后，在 線性滲流條件 下測得的巖石滲透率為巖石的絕對滲透率。 pALQK?? ?注意單位 (1)巖石絕對滲透率 K 的單位 ? 巖石 K 法定計量單位： D（達西） ? 礦場常用 mD（毫達西）， 1D＝ 1000mD ★ 儲層巖石的滲透率一般為 5～ 1000mD 問題： K與 Q 、△ p、 A、 L、 μ 是否有關(guān)？ (2)1D的物理意義 在長度 L＝ 1cm，截面積 A＝ 1 cm2 的巖心中，粘度為1cP 的流體在 1atm的壓差下流過巖心流量 Q＝ 1 cm3/s 時，稱巖石滲透率為 1D（達西）： → 1D＝ 1μm2，巖石 K 具 “ 面積 ” 因次。當其他條件相同時，粒徑不同其流量也不同。 即： K 可定量評價巖石滲透性的大小。 LpAkQ???Darcy通過實驗發(fā)現(xiàn)： 1)水通過等粒徑填砂柱時，水 流量 Q： ?與砂柱截面積 A成正比 ?與砂柱兩端進出口壓差 △ p成正比 ?與砂柱長度 L成反比 ?與流體粘度 μ 成反比 (流體不同時 ) LpAQ???即： Darcy定律 LpAKQ??? 比例系數(shù)，達西 (D)。巖石的絕對滲透率是指巖石讓流體通過的能力。它是油氣田開發(fā)、油藏工程動態(tài)分析的關(guān)鍵儲層物性參數(shù)。飽和度 (saturation)評價儲層中的含油氣性。但存在 Vo 測定誤差（可＞ 30％） —— 干餾過程中蒸發(fā)損失、結(jié)焦及裂解 ?存在水 Vw 測定誤差 —— 溫度上升過高易導(dǎo)致巖石結(jié)晶水被干餾出 三、飽和度的測定方法 原理：通過水蒸發(fā) → 冷凝測定巖心中含水量，用差減法間接計算含油體積及油、氣飽和度 步驟： ? 將巖樣置于有機溶劑中加熱抽提 ? 收集、測量巖樣中蒸發(fā)出的水 Vw ? 由水的 Vw 計算油 Vo： Vo＝ (w1－ w2― Vwρ w)／ ρ o w1— 抽提前巖樣總重量； w2— 干巖樣重 溶劑抽提法（又稱蒸餾抽提法） 三、飽和度的測定方法 ? 計算巖石各相流體飽和度： 含水： Sw＝（ Vw／ Vp） 100％ 含油： So＝（ Vo／ Vp） 100％ 含氣： Sg＝ 1－ So－ Sw 特點： ? 簡單，易操作 ? 能精確測定巖樣的含水量，求得的流體 Si準確度高，特別適于束縛水 Swi 的測定 ? 測定后，巖樣清洗干凈，可用作其它研究 色譜法 原理：利用水、乙醇百分之百互溶，將巖樣中的水溶解于乙醇中，然后用色譜儀分析溶解有水的乙醇，從而測出巖樣中的含水量，用差減法間接計算含油體積。 原始流體飽和度 ① 束縛水的附存形式 ? 以薄膜狀存在于大孔隙的巖石表面 ? 充填于死孔隙、極小的孔隙、裂縫中 原因： ? 儲層孔隙為水飽和，油為非潤濕相流體 ? 油氣 成藏 是油氣 開采 的反過程： 開采 —— 水驅(qū)油過程 ；成藏 —— 油驅(qū)水過程 ? 油先占據(jù)大孔道，最終不能進入死孔隙、極小孔隙（其大小取決于成藏時孔隙流體壓力） ② 影響束縛水飽和度的因素 靜態(tài)因素 (儲層、油氣性質(zhì) )、動態(tài)因素 (成藏動力 ) 一般規(guī)律： ? 儲層孔隙結(jié)構(gòu)越好 → Swi↓ ? 滲透率垂向非均質(zhì)性 ↑ → Swi↑ ? 巖石表面潤濕性：水濕 Swi油濕 Swi ? 油氣性質(zhì)： μ o↑→ Swi↑ ? Δp 形成 ↑ → Swi↓ ★ 砂巖儲層 Swi范圍： 1550％左右 原始流體飽和度 (2)原始含油氣飽和度的影響因素 與影響 Swi的因素相同 ,只是影響的趨勢剛好相反 ? 儲層孔隙結(jié)構(gòu)越好 → 含油氣飽和度越高 ? 滲透率垂向非均質(zhì)性 ↑ → 含油氣飽和度 ↓ ? 巖石表面潤濕性：含油氣飽和度油 (濕 水濕 ) ? 油氣性質(zhì)： μ o↑→ 含油氣飽和度 ↓ ? Δp 形成 ↑ → 含油氣飽和度 ↑ 原始流體飽和度 目前含油、氣、水飽和度 (So、 Sg、 Sw） 在油氣田開發(fā)不同時期所測得的油、氣、水飽和度 含水飽和度分布函數(shù) ),( txSS ww ?c o n s tS wf ?二、幾個重要的飽和度 殘余油飽和度 (residual oil saturation)Sor (1)殘余油 Sor 以某一開發(fā)方式開發(fā)油氣田結(jié)束時，還殘余（剩余）在孔隙中的油所占據(jù)的體積百分數(shù)。 本節(jié)內(nèi)容 儲層流體飽和度的概念 幾個重要的流體飽和度 影響飽和度的因素 流體飽和度的實驗室測定 第三節(jié) 儲層巖石的流體飽和度 本節(jié)重點： 流體飽和度的定義 流體飽和度的影響因素 流體飽和度的各種測定方法 本節(jié)難點： 幾個重要流體飽和度概念的理解 蒸餾法測定流體飽和度的基本原理 %1 0 0%1 0 0 ????bipii VVVVS?一、流體飽和度的概念 式中： i— 某種流體（如油，氣，水） Vi — 孔隙中流體 i的體積（地下體積） Vp— 巖石孔隙體積； Vb— 巖石體積 流體飽和度 Si(saturation) 流體飽和度：儲層巖石孔隙體積中某種流體所占的體積百分數(shù)，即： %100??poo VVS%100??pgg VVS%1 0 0??pww VVS含水飽和度： Vo— 含油體積 含氣飽和度： Vg— 含氣體積 Vw— 含水體積 一、流體飽和度的概念 各相流體飽和度 孔隙中每種流體稱為一相，則儲層流體 Si： 含油飽和度： 各相流體