《油层物理学》第6章储层岩石的渗透性6-1.ppt

由式6-1得： 渗透率具有面积的因次，它与多孔介质中孔隙通道的截面积大小有关。孔道总截面积越大，流体在其中流动越容易，渗透性也越好。 K值仅取决于多孔介质的孔隙结构，与流体或孔隙介质的外部尺寸无关，因此称为绝对渗透率。 第一节 达西定律及岩石绝对渗透率 一、 Darcy’s Law: Henri Darcy 达西（D）的定义：粘度为1mPa·s的流体，在压差1atm作用下，通过截面积1cm2,长度1cm的多孔介质，其流量为1 cm3/s时，则该多孔介质的渗透率为1达西。 1 达西（D）=1000 毫达西（mD, millidarcy） 1D=1000mD=1?m2 10 – 100 mD is medium. 第一节 达西定律及岩石绝对渗透率 一、 Darcy’s Law: Henri Darcy 1、测定和计算Ka时, 必须符合以下条件: 岩石孔隙100%为一种流体所饱和，岩心中流动是稳态单相流。 通过岩心的渗流为一维直线渗流。 流体性质稳定，不与岩石发生物理化学反应。 第一节 达西定律及岩石绝对渗透率 二、 岩石绝对渗透率的测定 2、测定方法 模拟达西实验装置, 实验室测定各项数据, 用达西公式计算. 绝对渗透率是岩石本身的固有特性。通常用空气来测定岩石的绝对渗透率，也称空气渗透率。 第一节 达西定律及岩石绝对渗透率 二、 岩石绝对渗透率的测定 适用于牛顿流体：只有满足牛顿内摩擦定律的才为牛顿流体。通常μ50mPa.s，API gravity20,为牛顿流体。 渗流速度不得超过其临界值 Vc 对于低渗致密岩石, 当外加压力梯度小于启动压力梯度时, 不符合达西定律. 第一节 达西定律及岩石绝对渗透率 三、 达西定律的适用条件 dP/dL 卡佳霍夫提出了用雷诺数Re确定临界渗流速度的方法. 因为据达西定律 v =Q/A 来计算渗流速度比实际低. 雷诺数Re的定义： 式中：v流速, cm/s； ρ流体的密度g/cm3； K：D，ф孔隙度； ?：mPa.s Re0.2～0.3时，达西定律适用。 第一节 达西定律及岩石绝对渗透率 三、 达西定律的适用条件 一般取Re=0.2，此时 大量实验表明，以液体测量岩石的绝对渗透率会受到许多因素的影响，例如，岩石中的粘土遇水膨胀，岩石孔隙表面吸附液体等，都会影响渗透率测定的准确性。 第一节 达西定律及岩石绝对渗透率 三、 达西定律的适用条件 气测渗透率时的计算公式 气体滑脱效应 第二节 气测渗透率及气体滑动效应 由于气体流动方向上存在压力梯度，因此岩心中的气体体积膨胀，体积流量不断增大（为非稳定流）。然而，应用微积分原理，在一微小长度dL 内，可视为稳定流，得达西公式的微分形式： 如果气体流过各断面上的质量流量不变，根据波义尔—马略特定律，在等温条件下气体体积流量随压力的变化可表示为： 代入上式，得： 第二节 气测渗透率及气体滑动效应 一、气测渗透率时的计算公式 分离变量，解此微分方程得： 6-10 式中：Kg：气测渗透率，μm2 Po：大气压，atm Qo：大气压下，气体的体积流量，即出口气体流量 A：岩心端面积 μ：气体的黏度，mPa.s L：岩心长度，cm P1，P2，分别为入口和出口压力，10-1MPa. 第二节 气测渗透率及气体滑动效应 一、气测渗透率时的计算公式 图6-4 典型气测渗透率实验流程 第二节 气测渗透率及气体滑动效应 一、气测渗透率时的计算公式 气体滑动效应是气测渗透率与液测渗透率差别的原因。P140，图6-6 同一岩石的气测渗透率大于其液测渗透率。 气测渗透率能更确切地反应岩石的渗透性。 平均压力越小，所测渗透率值Ka（a, air）愈大。当平均压力（P1-P2）/2增至无穷大时气体滑脱效应消失。 K∞ 称为等效液体渗透率。以K∞作为岩石的绝对渗透率。 第二节 气测渗透率及气体滑动效应 二、气体滑脱效应 Slippage effect 不同气体所测的渗透率值不同，分子量越小，滑脱效应愈强。因为分子量越小，与液体的差别越大。 岩石不同，气测K与液测K差值大小不同。越致密的岩石，孔道半径r越小，滑脱效应越严重。 因此，通常规定：凡渗透率小