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第四章 采油化学 采油化学是研究如何用化学方法解决采油过程中遇到的问题。 采油中出现的问题，有油层的问题，也有油井、水井的问题。 油层的问题集中表现在采收率不高 。 油井的问题：砂、蜡、水、稠、低。 水井的问题，主要有出砂和水注不进去的问题以及注水剖面不均匀，造成注水效率低。 第一节 储层岩石的物理性质 储层岩石主要是砂岩和石灰岩，本节将介绍砂岩的物理性质，如砂岩的比表面积、胶结类型、孔隙度、渗透率及岩石中的油水饱合度。 一、砂岩的粒度组成及比表面积 1．粒度组成 砂岩是由性质不同、形状各异、大小不等的砂子颗粒经地层内胶结物胶结而成，颗粒与颗粒之间未被胶结物填充的地方便形成了孔隙。 2．砂岩的胶结类型 （1）基底胶结：胶结物含量较多，砂岩颗粒孤立地分布在胶结物中，彼此不接触或极少接触。胶结物与砂粒同时沉积，其胶结强度高。 （2）孔隙胶结：胶结物含量不多，充填于颗粒之间和部分孔隙中，颗粒呈支架状接触，胶结强度中等。 （3）接触胶结：胶结物含量很少，分布于颗粒之间相互接触处，胶结强度很弱。 3、砂岩的比表面积 指单位体积岩石内颗粒的总表面积，或单位体积内孔隙的内表面，单位是cm2/cm3。 二、岩石的孔隙度及孔隙类型 岩石中存在的未被固体物质填充的空间称为岩石的孔隙。岩石的孔隙根据孔隙大小及在渗流中的作用分为： 1、超毛细管孔隙 孔隙直径大于500μm，裂缝宽度大于250μm，流体可以在其中流动。 2、毛细管孔隙 孔隙直径介于500-0.2μm，裂缝宽介于250-0.1μm之间，只有当外力大于毛细管效应时，其中流体才可流动。 3、微毛细管孔隙 孔隙直径小于0.2μm，裂缝宽度小于0.1μm，在通常的温度和压力下，流体在其中不能流动。 4、孔隙度ф 指岩石的孔隙体积Vp与岩石的表观体积Vf的比值 ф= 若用岩石的有效孔体积Ve代替Vp，则得岩石的有效孔隙度： ф e ＝ ф或ф e是计算储量和评价油藏特性的重要指标，两者在大多数油藏岩石中基本相同,但油藏工程师感兴趣的是фe。 砂岩的ф e在10-25%之间。 三、油层岩石的渗透性 1、定义： 油田砂岩中多数孔隙是相通的，因此在一定条件下、一定压差下，它具有让流体通过的性质，即具有渗透性。 渗透性的大小用渗透率来表示，其大小反映了流体在岩石阻力的大小。 2．达西定律 设有一个截面为A，长度为L的圆柱形待测岩心，将其夹紧于岩心夹持器中，用粘度为μ的流体充满岩心，并在P1的压力下流过岩心，通过岩心后的压力为P2，此时测得的流量为Q。 经过多次试验：Q与A成正比，与ΔP=P1-P2成正比，与流体的μ和岩心的长度成反比。 Q=K 或 K：岩芯的渗透率；Q：出口流量； μ ：流体粘度； L：岩芯长度； A：岩芯截面积； △P：岩芯两端的压力差； 渗透率K的单位达西，单位为m2或Cm2。 四、储层中流体的饱合度 油层中的油、气、水饱合度是指单位体积内油、气、水所占的体积百分数。 油的饱合度： 水的饱合度： 气的饱合度： Vf、Vp、 ф分别表示岩石的外表体积、孔隙体积和孔隙度。 五、储油地层中含有多相流体的岩石渗流机理 当砂岩中有油、气、水多相流体时，流体的性质将影响岩石的渗流特性。 2、接触角是液体界面与固体表面之间（包括液体相部分）的夹角或者气体界面与固体表面之间夹角。 据水滴在固体表面上θ的大小，一般将固体分为两类：一类θ＜90o，通称为亲水固体，如玻璃、石英、硅酸盐、硫酸盐、金属氧化物、金属氢氧化合物；另一类θ＞90o，通称为憎水固体如石腊、沥青、金属硫化物 3、毛细管现象的原因 一方面由于水润湿管壁而形成弯液面； 二是毛细管压力。毛细管压力产生于弯液面，只有弯液面才有毛细管力，而弯液面产生于润湿。 Ps——毛细管管压力； ?——油水界面张力； ——弯液面曲率半径； R ——毛细管半径； θ——为润湿角。 若液体能润湿管壁，即θ90°，管内液面呈凹形，此时液体在毛细管中上升，反之，若液体不能润湿管壁，即θ90°，管内液面将呈凸形，此时液体在毛细管中下降。 六、气阻效应、液阻效应 1．气阻效应：是指气泡通过毛细管时，因变形而对液体流动所产生的阻力效应。 2．液阻效应：是指液珠如油球通