第五節(jié)油藏巖石的滲透性一、達(dá)西定律1856年、法國(guó)人、享利·達(dá)西未膠結(jié)砂充填模型水流滲濾試驗(yàn)達(dá)西實(shí)驗(yàn)裝置第五節(jié)油藏巖石的滲透性一、達(dá)西定律1856年、法國(guó)人、享利通用達(dá)西公式粘度為1mPa·s的流體,在0.1MPa的壓差下,通過截面積為1cm2,長(zhǎng)為1cm的巖石,當(dāng)流量為1cm3/s時(shí),該巖石的滲透率為1μm2。滲透率單位的物理意義為：滲透率通用達(dá)西公式粘度為1mPa·s的流體,在0達(dá)西實(shí)驗(yàn)的條件：K是僅與巖石自身性質(zhì)有關(guān)的參數(shù),它只決定于巖石的孔隙結(jié)構(gòu)。K為巖石的絕對(duì)滲透率與所通過的流體性質(zhì)無(wú)關(guān)巖石孔隙100%為某種流體飽和；流體在巖石孔隙中的滲流保持為層流；流體與巖石不發(fā)生反應(yīng)。達(dá)西實(shí)驗(yàn)的條件：K是僅與巖石自身性質(zhì)有關(guān)的參數(shù),它只決定于巖（1）水平線性穩(wěn)定滲流的達(dá)西公式分離變量并積分得：（1）水平線性穩(wěn)定滲流的達(dá)西公式分離變量并積分得：（2）垂直線性穩(wěn)定滲流的達(dá)西公式關(guān)鍵：確定p1-p2（2）垂直線性穩(wěn)定滲流的達(dá)西公式關(guān)鍵：確定p1-p2（3）平面徑向滲流的達(dá)西公式：

在距井軸半徑為r，寬度為dr，厚度為h的微元上，由定義得：邊界條件（3）平面徑向滲流的達(dá)西公式：在距井軸半徑為r，寬度二、氣測(cè)滲透率在巖石長(zhǎng)度L的每一斷面的壓力不同，氣體體積流量在巖石內(nèi)各點(diǎn)上是變化的，是沿著壓力下降的方向不斷膨脹。二、氣測(cè)滲透率在巖石長(zhǎng)度L的每一斷面的壓力不同，氣體體積分離變量并積分，則：玻義爾—馬略特定律則：氣測(cè)滲透率的計(jì)算公式分離變量并積分，則：玻義爾—?jiǎng)t：氣測(cè)滲透率的計(jì)算公式Klinkenbeger實(shí)驗(yàn)結(jié)果(1)不同平均壓力下測(cè)得的氣體滲透率不同；(2)不同氣體測(cè)得的滲透率不同；(3)不同氣體測(cè)得滲透率和平均壓力呈直線關(guān)系，當(dāng)平均壓力趨于無(wú)窮大時(shí)，交縱坐標(biāo)于一點(diǎn)。三、克林肯柏格效應(yīng)同一巖石，氣測(cè)滲透率總比液測(cè)滲透率高。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)：等價(jià)液體滲透率Klinkenberg滲透率或Klinkenbeger實(shí)驗(yàn)結(jié)果(1)不同平均壓力下測(cè)得的氣Klinkenberg滲透率：式中b—與巖石孔隙結(jié)構(gòu)及氣體分子平均自由程有關(guān)的系數(shù),亦稱Klinkenberg系數(shù)。c—比例系數(shù)；λ—?dú)怏w分子平均自由程；r—巖石孔隙半徑；—平均氣體壓力。Klinkenberg滲透率：式中b—與巖石孔隙結(jié)構(gòu)及氣體液體在孔道中心的液體分子比靠近孔道壁表面的分子流速要高；而且,越靠近孔道壁表面,分子流速越低；靠近孔壁表面的氣體分子與孔道中心的分子流速幾乎沒有什么差別。氣體氣體滲透率大于液體滲透率的根本原因Klinkenberg效應(yīng)滑動(dòng)效應(yīng)或氣體滑動(dòng)效應(yīng)示意圖a-孔道中的液體流動(dòng)；b-同一孔道中氣體流動(dòng)液體在孔道中心的液體分子比靠近孔道壁表面的分子流速要高；而且?guī)r石滲透率詳解ppt課件四、儲(chǔ)層巖石滲透率的求取實(shí)驗(yàn)室方法測(cè)定測(cè)井方法或油藏工程方法測(cè)定常規(guī)小巖心滲透率測(cè)定全直徑巖心滲透率測(cè)定徑向滲透率測(cè)定式中C——稱“C值”,為該儀器上讀數(shù)；四、儲(chǔ)層巖石滲透率的求取實(shí)驗(yàn)室方法測(cè)定測(cè)井方法或油藏工程方法五、滲透率的影響因素1.沉積作用(1)巖石結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征砂巖的粒度分布范圍越廣,顆粒分選性越差,膠結(jié)物質(zhì)含量越多,其滲透率就越低。C—常系數(shù),具體數(shù)值與巖石粒度有關(guān)；d—巖石平均顆粒直徑,μm；a—巖石顆粒的標(biāo)準(zhǔn)偏差；K—巖石滲透率,×10-3μm2。巖石滲透率與平均顆粒直徑的平方成正比，與顆粒的標(biāo)準(zhǔn)偏差成反比。巖石結(jié)構(gòu)五、滲透率的影響因素1.沉積作用(1)巖石結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征構(gòu)造特征

一般正韻律沉積的砂巖其滲透率明顯上低下高，而反韻律沉積剛好與之相反。層理和紋理的發(fā)育程度,沉積旋回、韻律等。層理的方向性、遞變性等構(gòu)造,導(dǎo)致砂巖滲透率的方向性。滲透率方向性是指巖石滲透率在水平方向上和垂直方向上的差異。沉積旋回、韻律特征導(dǎo)致巖石滲透率在縱向上的差異。構(gòu)造特征一般正韻律沉積的砂巖其滲透率明顯上低下高，而反韻(2)巖石孔隙結(jié)構(gòu)巖石的孔隙可分成孔隙和喉道兩部分。主要作用φ——巖石孔隙度,小數(shù)；r——孔喉半徑,μm；τ——迂曲度,表示孔道的曲折程度,τ=1.5～5.5。意義：孔喉的大小和孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度對(duì)滲透率的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于孔隙度的影響。Carman-Kozeny公式(2)巖石孔隙結(jié)構(gòu)巖石的孔隙可分成孔隙和喉道兩部分。主要作用孔隙內(nèi)表面粗糙程度不同,當(dāng)流體經(jīng)過時(shí)對(duì)流體的滯留和拖曳作用不同,流體所受的阻力也不同。巖石孔隙內(nèi)表面的粗糙度：包含在Carman-Kozeny公式中的τ系數(shù)中孔隙內(nèi)表面粗糙程度不同,當(dāng)流體經(jīng)過時(shí)對(duì)流體的滯留和拖2.成巖作用壓實(shí)作用膠結(jié)作用溶蝕作用壓實(shí)作用αk——滲透率變化系數(shù)。滲透率隨上覆壓力增加而降低。2.成巖作用壓實(shí)作用膠結(jié)作用溶蝕作用壓實(shí)作用α膠結(jié)作用巖石滲透率顯著降低膠結(jié)物質(zhì)的沉淀和膠結(jié)作用巖石的孔隙通道變小喉道變細(xì)孔隙曲折性增加孔隙內(nèi)表面粗糙度增大膠結(jié)作用巖石滲透率顯著降低膠結(jié)物質(zhì)的沉淀和膠結(jié)作用巖石的孔隙溶蝕作用溶蝕作用巖石孔隙度增大溶蝕對(duì)巖石滲透率的影響不太顯著一般使其變大次生孔隙通道規(guī)則性差孔喉比增加孔道曲折性增加孔隙內(nèi)表面粗糙度增加溶蝕作用溶蝕作用巖石孔隙度增大溶蝕對(duì)巖石滲透率的影響不太顯著3.構(gòu)造(地應(yīng)力)作用儲(chǔ)層巖石在地下應(yīng)力場(chǎng)的作用下,會(huì)形成斷裂和微裂縫。低滲,特低滲儲(chǔ)層3.構(gòu)造(地應(yīng)力)作用儲(chǔ)層巖石在地下應(yīng)力場(chǎng)的作用下,會(huì)形成斷4.流體—巖石系統(tǒng)的相互作用淡水或低礦化度水粘土礦物膨脹流體中的懸浮物滯留在孔隙系統(tǒng)中原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和石蠟等成分吸附在巖石孔隙表面液體的吸附膜厚度微毛細(xì)管對(duì)液體滲透率的貢獻(xiàn)為零流體的滲流速度過高孔隙表面的微粒剝落沉積或滯留在孔喉部位4.流體—巖石系統(tǒng)的相互作用淡水或低礦化度水粘土礦物膨脹流體六、油藏巖石滲透率的評(píng)價(jià)儲(chǔ)層滲透率評(píng)價(jià)

級(jí)

別

K×10-3μm2

儲(chǔ)

層

評(píng)

價(jià)

1

2

3

4

5

>1000

1000～100

100～10

10～1

＜1

滲透性極好

滲透性好

滲透性一般

滲透性差

滲透性極差

六、油藏巖石滲透率的評(píng)價(jià)儲(chǔ)層滲透率評(píng)價(jià)級(jí)別K×10-七、非均質(zhì)儲(chǔ)層滲透率的計(jì)算縱向非均質(zhì)儲(chǔ)層橫向非均質(zhì)儲(chǔ)層七、非均質(zhì)儲(chǔ)層滲透率的計(jì)算縱向非均質(zhì)儲(chǔ)層橫向非均質(zhì)儲(chǔ)層1.縱向非均質(zhì)儲(chǔ)層（1）平面線性滲流設(shè)有三個(gè)滲透率不等的地層,流體作平面線性滲流,求地層平均滲透率。由模型知：地層總厚為各層厚之和：h=h1+h2+h3地層流體總量為各層流量之和：Q=Q1+Q2+Q3各層滲透率分別為K1,K2,K3；地層驅(qū)動(dòng)壓差為P1-P2；地層寬度為b；地層長(zhǎng)度為L(zhǎng)；1.縱向非均質(zhì)儲(chǔ)層（1）平面線性滲流設(shè)有三個(gè)滲透率不等的若各層流體性質(zhì)相同,由達(dá)西公式：縱向非均質(zhì)儲(chǔ)層平面線性滲流平均滲透率計(jì)算公式若各層流體性質(zhì)相同,由達(dá)西公式：縱向非均質(zhì)儲(chǔ)層平面線性滲流（2）平面徑向滲流若地層厚度、流體流量、流體性質(zhì)等與平面線性流相同,驅(qū)動(dòng)壓差為Pe-Pw,Re、Rw分別為供給邊緣半徑和井筒半徑。由徑向流達(dá)西公式知：（2）平面徑向滲流若地層厚度、流體流量、流體性質(zhì)等與平面2.橫向非均質(zhì)儲(chǔ)層（1）平面線性滲流設(shè)地層橫向不均勻,有三個(gè)不同滲透率地層帶。由模型知：地層總長(zhǎng)為各層長(zhǎng)度之和：各層流量相等：Q=Q1=Q2=Q3各層滲透率分別為K1,K2,K3；壓差為：Pe-Pw=ΔP=ΔP1+ΔP2+ΔP3；各層長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)1,L2,L3；L=L1+L2+L3各層厚度相等：h=h1=h2