油层物理第五节储层岩石渗透性.ppt

油层物理第五节储层岩石渗透性 Darcy定律描述流体在多孔介质中的宏观流动规律，是油气藏工程计算的核心定律。岩石的绝对渗透率是指岩石让流体通过的能力。 一、达西定律及岩石绝对渗透率 1、Darcy实验及Darcy定律 1856年法国人 亨利-菲利贝尔-加斯帕德·达西 装置：如图 条件： 目的：考察影响流量的因素 Darcy实验 达西通过实验发现： 改变填砂柱的粒径，则流体流量不同， →在上式中引入比例系数K，建立了达西定律 水通过等粒径填砂柱时，水流量与： 砂柱截面积（A）成正比 砂柱两端进出口压差（△p）成正比； 砂柱长度（L）成反比； 流体粘度（m）成反比（流体不同时）。即： 比例系数，达西(D)。只与多孔介质结构有关，而与流体性质无关，称其为多孔介质的渗透率， K 大→Q 大，岩石允许流体通过的能力大。即： K 可定量评价岩石渗透性的大小。 单位时间内流体通过多孔介质的流量Q与加在多孔介质两端的压力差△p和介质的截面积A成正比，与多孔介质长度L和液体粘度μ成反比。当其他条件相同时，粒径不同其流量也不同。 Darcy定律 Darcy定律 注意： 矿场常用混合单位制，即：△P用at，不用MPa。 （1at＝0.0981Mpa， 1at≈0.1MPa） 混合制： SI制： 达西定律是流体渗流的基本定律,对单相和多相渗流都适用； 达西定律适用于各种多孔介质中的流体渗流，如松散砂柱，胶结砂岩及其它多孔介质。 二、岩石绝对渗透率K(permeability) 不与岩石发生任何物理化学反应的不可压缩流体，100%饱和岩心后，在线性渗流条件下测得的岩石渗透率为岩石的绝对渗透率。 K与Q成线性：K大→Q大，岩石允许流体通过的能力大; K 可定量评价岩石渗透性的大小 一定压差下，岩石允许流体通过的性质 二、岩石绝对渗透率K(permeability) 注意： 满足达西定律的应用条件时，对同一岩心，K的大小 是与液体性质无关的常数。 对不同孔隙结构的岩心，K值不同。因此，K仅仅是取决于岩石孔隙结构的参数，而与所通过流体的性质无关，故把这一系数称为岩石的绝对渗透率。 渗透率的大小主要取决于岩石孔喉的大小、形状及连通情况，亦即与孔隙结构有密切关系。 在对一个区域或一个油层来评价渗透率时，还要考虑岩石具有各向异性，即渗透率具有方向性。 渗透率的单位 岩石绝对渗透率K 的单位 岩石K 法定计量单位：D（达西） 矿场常用mD（毫达西），1D＝1000mD ★储层岩石的渗透率一般为5～1000mD 1达西单位的定义： 孔隙介质允许粘度为1cp的流体，在压力梯度为1atm/cm的作用下，通过横截面积为1 cm2的流量为1 cm3/s，此时，孔隙介质的渗透率称为1D达西。 →1D＝1μm2，岩石K 具“面积”因次。 渗透率的单位 实用单位 CGS PERM SI L cm cm ft cm A cm2 cm2 ft2 cm2 ΔP atm dyn/cm2 psia MPa μ cp p cp mpa.s Q cm3/s cm3/s bbl/day cm3/s K darcy cm2 perm μm2 储层岩石的渗透率一般为5～1000mD 三、达西定律的适用条件 达西定律有一定的适用条件，当渗流速度增大到一定值之后，除产生粘滞阻力外，还会产生惯性阻力，此时流量与压差不再是线性关系，这个渗流速度值就是达西定律的临界渗流速度（图曲线1）。若超过此临界渗流速度，流动由线性渗流转变为非线性渗流，达西定律也不再适用。图中压力梯度超过b，则为非达西流。 三、达西定律的适用条件 线性渗流的流速限制 流体的渗流速度＜临界流速 线性渗流的判断 作图法：Q —△P为过原点直线，则为线性流； 雷诺数Re法 据卡佳霍夫公式可算出Re ： 一般砂岩储层的临界Rec为0.2－0.3 若实际Re＜Rec，则为线性流动（层流） 三、达西定律的适用条件 对于低渗致密岩石，在低速渗流时，由于流体与岩石之间存在吸附作用，或在粘土矿物表面形成水化膜，当压力梯度很低时，流体不流动，因而存在一个启动压力梯度（图中a点）。 a 四、气测渗透率 岩石渗透率的测定条件 据达西定律，测定K必须满足三个条件： ① 流体不可压缩，单相、稳定流： 在岩心各断面处有稳定的体积流量 ② 流体性质稳定： 不与岩石表面发生物理、物理化学反应 ③ 流体为线性流动： Q～△P呈线性关系 只有严格满足上述三个条件测得的渗透率才为岩石的绝对渗透率。 四、气测渗透率 理论上：油、气、水都可作K的测定流体。 实际上：除③线性流动外，条件①②在实验室条件下