文档介绍：第5节两相渗流理论基础
前面无论是刚性液体渗流还是弹性液体渗流都是以均质流体作为前提,没有考虑油水在粘度、密度上的差别及毛管力的影响,也未考虑油中气体的分离。而实际渗流中由于油水性质差异,毛管力的影响,形成油水共渗或伴有气体的渗流。
问题的提出
前几章的假设条件:
均质流体
不考虑油和水在粘度和重度上的差别
不考虑毛管力的影响
地层压力必须高于饱和压力
不产生溶解气从油中分离的过程
单相流体的渗流问题。
第六章两相渗流理论基础
6-2 活塞式水驱油
活塞式水驱油:假设水驱油过程中,油水间有明显的分界面,且分界面垂直于液流方向向井排移动,并把油全部驱走,就像活塞一样向井排移动,称活塞式水驱油。
如图为均质等厚油藏,且认为液体不可压缩且不考虑液体密度差。设供液压力为Pe,排液道压力为Pw在水驱油过程中保持不变,则活塞式水驱油时,各部分阻力为:
B
Pe
Le
Lf
Lo
Pw
单向活塞式水驱油
由于总渗流阻力随Lo而变,当μo> μw时,总渗流阻力越来越小,产量Q越来越大。
B
Pe
Le
Lf
Lo
Pw
活塞式水驱油前缘质点移动速度为dLo/dt,与渗流速度关系为:
分离变量积分得含油边缘移动到任一点处的时间为:
前缘到达井排,即油井全部水淹时间为:
6-3 非活塞式水驱油
非活塞式水驱油:在实际生产中,水渗入到含油区之后,不能将全部原油置换出来,而是出现一个油和水同时混合流动的油水混合区,这种驱动方式叫非活塞式水驱油。
非活塞式水驱油时存在三个区:水区、油水混合区、油区。
油水混合区不断扩大,直到生产井排。
井排线
供给边缘
水
油+水
油
xo
xf
非活塞式水驱油单向流模型
井排线
供给边缘
水
油+水
油
xo
xf
非活塞式水驱油单向流模型
Sw ——含水饱和度
So ——含油饱和度
Swc——束缚水饱和度
Sor ——残余油饱和度
z ——可流动的含油饱和度
z= So -Sor
x
水区
两相区
油区
So
Sw
Swf
Sof
xo
xf
饱和度分布曲线
z
sor
swc
大量实验资料表明,在油水两相区中,含水饱和度和含油饱和度是随时间变化的。当原始油水界面垂直于流线,含油区束缚水饱和度为常数时,两相区中含水饱和度和含油饱和度分布如图:
Sw
图中两相区的前缘上含水饱和度突然下降,称为“跃变”。水不断渗入,两相区不断扩大,两相区内油被进一步洗出,则饱和度发生变化。如图:
从图中可看出,油水前缘上饱和度Swf基本上保持不变,这已被实验资料证明。
x
S~t曲线
t3
t2
t1
t3 >t2> t1
Sw
Swf
油水前缘饱和度的大小取决于岩层的微观结构和地下油水粘度比值( μr = μo /μw )。对同一油层, μr越大,油水前缘含水饱和度越小。
在进入油区的累计水量一定的条件下,油水粘度比越大,两相区范围越大,岩层中井排见水越早,无水采油时间短,无水采油量小。
x
S~t曲线
μr 3
μr 2
μr 1
μr 3 > μr 2> μr 1
Sw
水
(A)毛细管力的影响
由于界面张力和岩石的润湿性所产生的毛管力有时是流动的阻力,有时是动力。
(a)若岩石表面是亲油的,毛管力是阻力。
P1
P2
流动方向
水
油
Pc
式中:
——表面张力
——润湿接触角
r——毛管半径
影响水驱油非活塞性的因素: