第三章(3-3)毛管壓力

1、第三節(jié)第三節(jié) 儲(chǔ)層巖石的毛管壓力儲(chǔ)層巖石的毛管壓力本節(jié)內(nèi)容主要包括以下方面：本節(jié)內(nèi)容主要包括以下方面：1、毛管壓力的概念、毛管壓力的概念 2、巖石毛管壓力曲線(xiàn)的測(cè)定與換算、巖石毛管壓力曲線(xiàn)的測(cè)定與換算 3、巖石毛管壓力曲線(xiàn)的基本特征、巖石毛管壓力曲線(xiàn)的基本特征 4、毛管壓力曲線(xiàn)的應(yīng)用、毛管壓力曲線(xiàn)的應(yīng)用 一、毛管中液體的上升及毛（細(xì)）管壓力一、毛管中液體的上升及毛（細(xì)）管壓力 、毛管中液體的上升、毛管中液體的上升： 將一干凈的玻璃毛細(xì)管插入大燒杯的水內(nèi)（如圖）（玻璃表面具將一干凈的玻璃毛細(xì)管插入大燒杯的水內(nèi)（如圖）（玻璃表面具有強(qiáng)水濕的性質(zhì)），毛細(xì)管中水面則沿毛細(xì)管上升一定高度有強(qiáng)水濕的性質(zhì)）

2、，毛細(xì)管中水面則沿毛細(xì)管上升一定高度h。這種上。這種上升高度是玻璃管壁和水之間的分子引力（附著力）以及毛管中液柱重升高度是玻璃管壁和水之間的分子引力（附著力）以及毛管中液柱重度導(dǎo)致的結(jié)果。度導(dǎo)致的結(jié)果?？湛?氣氣空空 氣氣水水水銀水銀玻玻 璃璃玻玻 璃璃空 氣AwbobPAP油水BBPcPwaPch水 銀水 銀氣氣oaP(a)(b)(c)APaPahPwBBA水拉液柱向上的作用力是拉液柱向上的作用力是潤(rùn)濕張力潤(rùn)濕張力A；A = A = 2,32,3 - - 1,31,3 = = 1,21,2 cos cos毛細(xì)管中拉液柱的總毛細(xì)管中拉液柱的總潤(rùn)濕張力為：潤(rùn)濕張力為：2 2r w,gw,g co

3、s cos(向上向上)毛細(xì)管中液柱重量的增加為毛細(xì)管中液柱重量的增加為:r2h(w_g)g (向下向下) 式中式中g(shù)為重力加速度，為重力加速度，g為空氣密度。為空氣密度。液面穩(wěn)定液面穩(wěn)定(平衡平衡)時(shí)有時(shí)有: 2 2r w,gw,g cos= cos= r2h(w_g)g 有有: h= 2 2 w,gw,g cos/ cos/r (w_g)g若空氣為油時(shí)若空氣為油時(shí), 有有: h= 2 2 w,ow,o cos/ cos/r (w_o)g2、毛細(xì)管力（毛管力）、毛細(xì)管力（毛管力）圖（a）中彎液面上側(cè)B1點(diǎn)的壓力為：Pb 彎液面下側(cè)B點(diǎn)的壓力：Pw 毛管中A的壓力為:Pa它們之間的關(guān)系為:Pb+

4、hgg= PaPw+ hwg= Pa所以有：Pb- Pw=h(w_g)g 空 氣AwbobPAP油水BBPcPwaPch水 銀水 銀氣氣oaP(a)(b)(c)APaPahPwBBA水令：Pb- Pw=h(w_g)g =PcPc毛細(xì)管力（毛管力）：是毛細(xì)管中彎液面兩側(cè)非潤(rùn)濕相毛細(xì)管力（毛管力）：是毛細(xì)管中彎液面兩側(cè)非潤(rùn)濕相與濕相的壓力差。與濕相的壓力差。Pc的方向，指向彎液面的凹方向；的方向，指向彎液面的凹方向；Pc的大小：的大?。阂?yàn)椋阂驗(yàn)椋?Pc=h(w_g)g； h= 2 2 w,gw,g cos/ cos/r (w_g)g所以有：所以有：Pc= 2 2 w,gw,g cos/ cos/

5、r 油水油水-玻璃系統(tǒng)有：玻璃系統(tǒng)有： Pc= 2 2 w,ow,o cos/ cos/r 毛管力的通式為：毛管力的通式為： Pc= 2 2 cos/cos/r 為兩流體之間的界面（表面）張力，為兩流體之間的界面（表面）張力，為系統(tǒng)的接觸角；為系統(tǒng)的接觸角；毛管力的性質(zhì)：毛管力的性質(zhì)： （1） Pc與毛管半徑與毛管半徑r成反比，成反比，r越小，越小， Pc越大；越大；（2） Pc與兩相流體的界面與兩相流體的界面自由能自由能成正比，成正比，越大，越大， Pc越大；越大；（3） Pc與與coscos成正比，成正比，90時(shí)，毛管孔道親水，時(shí)，毛管孔道親水，毛管力毛管力Pc為正，水面自發(fā)為正，水面自發(fā)

6、上升；上升；90時(shí)，毛管孔道親油，時(shí)，毛管孔道親油，毛管力毛管力Pc為負(fù)，水面自發(fā)為負(fù)，水面自發(fā)下降；下降；（4）傾斜毛管的毛管力的特）傾斜毛管的毛管力的特征（如圖）征（如圖）3、油藏巖石毛管力的作用、油藏巖石毛管力的作用 油藏巖石，特別是砂巖巖石孔道極小，而將其視為一種理想的毛細(xì)管，因此，油藏巖石的毛管力就可以用上述的毛細(xì)管現(xiàn)象來(lái)描述。（1）油藏形成中的作用）油藏形成中的作用 由于油藏中的孔隙大小不一，可看成是由大小不同的毛細(xì)管組成，使得油藏在形成時(shí)，油水界面和油氣界面不是一個(gè)鏡面，而是一個(gè)油水過(guò)渡帶和油氣過(guò)渡帶，且油藏中油水過(guò)渡帶的寬度比油氣過(guò)渡帶的寬度要寬。因?yàn)椋阂驗(yàn)椋篽og= 2 2

7、o,go,g cos/ cos/r (o_g)g how= 2 2 o,wo,w cos/ cos/r (w_o)g 假定兩個(gè)過(guò)渡帶中的、r相同相同因?yàn)椋阂驗(yàn)椋?(o_g)(o_w)又因?yàn)椋河椭腥芙庥写罅康奶烊粴?，且油氣間的極性差遠(yuǎn)小又因?yàn)椋河椭腥芙庥写罅康奶烊粴猓矣蜌忾g的極性差遠(yuǎn)小 于油水間的極性差，使得于油水間的極性差，使得o,wo,w o,go,g所以有：所以有： how hog（2）驅(qū)油過(guò)程中的作用二、任意曲面的附加壓力二、任意曲面的附加壓力CR2R1圖93 任意曲面的附加壓力 如圖93，任何簡(jiǎn)單曲面必然存在附加壓力，該毛管壓力的方向與液面的凹向一致（即圖中箭頭所示），附加壓力的大小

8、由拉普拉斯方程可得（忽略重力的作用）： )11(21RRPcR1、R2為為曲面的兩主曲率半徑 二、任意曲面的附加壓力二、任意曲面的附加壓力1、球面上的毛管壓力 因?yàn)?R1=R2=R所以 Pc=2/R 2、毛細(xì)管中的毛管力、毛細(xì)管中的毛管力 Pc=2/RcosrR rRPccos22 毛細(xì)管中的彎液面是球面的一部分。毛管壓力與毛管半徑成反比；毛管半徑越小，毛管壓力越大。兩相界面張力越大，接觸角越小，毛管力也就越大。 球面水油圖95親水毛管中的彎曲界面球面與柱面 3、柱面上的毛管壓力 在親水巖石孔道，除油水彎曲面外，還有壁面與水接觸的圓柱面（圖95）。因?yàn)槊鼙砻鏋槭`水膜，毛管中心為油(或氣)，

9、此油-水界面為圓柱面。 1R =2圖96柱面的曲率及毛管力的方向 rrPcz)11( 柱面的毛管力Pcz指向管軸心，毛管力的作用使毛管中的水膜厚度增加。角標(biāo)Z代表曲面為柱面，本章中毛管力無(wú)角標(biāo)Z時(shí)，則指曲面為球面。 4、錐形毛管中的毛管力 如圖97，粗端曲面的曲率半徑為R1r1cos(+)，細(xì)端曲面的曲率半徑為R2r2cos()，那么曲面上的毛管壓力為： icirP)cos(2 1RPczWcos2 裂縫寬度越小，則毛管壓力越大。(R1=cosW/2 ，R2=) 5.兩相流體處于裂縫間（平行板間）的毛管力（兩相流體間的彎液面（界面）為柱面的一部分） 砂粒濕相R2R1圖99砂粒間濕相流體環(huán)狀分布

10、及彎曲面 （Rm=（1/R1+1/R2）/2） Rm平均半徑 6、理想砂巖砂粒接觸處流體環(huán)狀分布的毛管力 圖99為砂巖中兩個(gè)等直徑砂粒，濕相流體在砂粒點(diǎn)周?chē)虱h(huán)狀分布，非濕相則位于孔道中心部分，兩相間有一彎曲界面。 mcRP)(wcSfP rRR圖910 圓柱形毛管孔道中的液珠或氣泡 三、油藏巖石孔道中附加的毛管阻力效應(yīng)1、當(dāng)油柱(或氣泡)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí) （第一種阻力效應(yīng)P） 球形曲面產(chǎn)生的毛管力球形曲面產(chǎn)生的毛管力：（垂向指向毛管管壁，使：（垂向指向毛管管壁，使管壁處流體粘度增大。管壁處流體粘度增大。）柱面產(chǎn)生的毛管力：柱面產(chǎn)生的毛管力：（垂向指向毛管中心，使管壁處流體粘度減小。）：（垂向指

11、向毛管中心，使管壁處流體粘度減小。）故油柱（或珠泡）靜態(tài)的毛管力效應(yīng)故油柱（或珠泡）靜態(tài)的毛管力效應(yīng)PI為：為： 由上式可以看出，由上式可以看出，油水界面張力越大，毛管半徑越小，管壁的親水性越油水界面張力越大，毛管半徑越小，管壁的親水性越強(qiáng)，則作用于管壁液膜的毛管力也就越大，強(qiáng)，則作用于管壁液膜的毛管力也就越大，液膜達(dá)到平衡之前其厚度減小也液膜達(dá)到平衡之前其厚度減小也越快。越快。 rRPcos22rP 5 . 0cos22 rrRPPPIRRrRR圖911 外加壓差使彎液面變形 2、在壓差作用下，當(dāng)油柱(或氣泡)欲運(yùn)動(dòng)時(shí) （第二種阻力效應(yīng)P） 對(duì)于前進(jìn)彎液面：對(duì)于前進(jìn)彎液面：對(duì)于后退彎液面：對(duì)

12、于后退彎液面： 因 ，故 0，所以說(shuō)是與驅(qū)動(dòng)力相反的作用力，即阻力， 越大，毛管阻力越大。由于珠泡的運(yùn)動(dòng)和潤(rùn)濕滯后所產(chǎn)生的兩彎液面變形會(huì)給驅(qū)動(dòng)帶來(lái)阻力，由于這種曲面變形所產(chǎn)生的阻力為那么要使珠泡運(yùn)動(dòng)就必須多施加的力那么要使珠泡運(yùn)動(dòng)就必須多施加的力： 只有當(dāng)球泡兩端壓差克服了上述的PI、PII和液膜的反常粘滯阻力之后，珠泡才能流動(dòng)，盡管這些阻力不太大，但這只是一個(gè)珠泡的情形，倘若孔道（毛細(xì)管）中有一連串的珠泡存在，那么它們對(duì)水驅(qū)油所形成的阻力是相當(dāng)大的。所以說(shuō)非濕相的流動(dòng)條件就是驅(qū)替力要大過(guò)毛管力。rRPPcos22 coscos2cos22rPPrRPP coscos2rPP coscos2r

13、PPPII coscos PP 3、當(dāng)珠泡流到孔道窄口時(shí)（第三種阻力效應(yīng)P） RRPPPRRPPPRPPRPPIIIIII11211222 所以欲使珠泡通過(guò)孔隙則需要克服遇阻時(shí)由于珠泡變形所產(chǎn)生的新的所以欲使珠泡通過(guò)孔隙則需要克服遇阻時(shí)由于珠泡變形所產(chǎn)生的新的阻力阻力PIII 。PIII阻力效應(yīng)就是通常所說(shuō)的賈敏效應(yīng)阻力效應(yīng)就是通常所說(shuō)的賈敏效應(yīng)，賈敏效應(yīng)在油田開(kāi)發(fā)中，賈敏效應(yīng)在油田開(kāi)發(fā)中既有利也有害。在油水混相區(qū)，由于珠泡多而堵死油流，嚴(yán)重影響油流向既有利也有害。在油水混相區(qū)，由于珠泡多而堵死油流，嚴(yán)重影響油流向井底，降低產(chǎn)量。另一方面，各種堵水措施以及二次采油、三次采油中的井底，降低產(chǎn)量。

14、另一方面，各種堵水措施以及二次采油、三次采油中的泡沫驅(qū)都是利用其效應(yīng)。泡沫驅(qū)都是利用其效應(yīng)。 4、其它 把一根玻璃毛細(xì)管插入一盛有濕相流體（如水）的容器中，則濕相(水)排驅(qū)非濕相(空氣)，在毛管壓力的作用下，水將沿毛管上升一定高度(圖914a)，這是吸入過(guò)程。再把另一根同樣的毛管先充滿(mǎn)水，再插入盛水容器，在重力作用下，水將沿毛細(xì)管下降到一定高度，這是空氣驅(qū)水的驅(qū)替過(guò)程(圖914b)。 可以看出，盡管空氣中的壓力都為大氣壓，但由于飽和順序不同，吸入過(guò)程產(chǎn)生液柱的高度小于驅(qū)替過(guò)程產(chǎn)生的液柱高度。 毛細(xì)管滯后現(xiàn)象的產(chǎn)生主要由潤(rùn)濕滯后及巖石孔道幾何形狀引起，常見(jiàn)毛細(xì)管滯后現(xiàn)象有以下幾種：四、毛管滯后現(xiàn)

15、象 四、毛管滯后現(xiàn)象 吸入 2替驅(qū)界面運(yùn)動(dòng)方向a濕相非濕相1r圖914 接觸角滯后引起毛管滯后 吸入 rprt界面運(yùn)動(dòng)方向濕相a非濕相圖915毛管直徑突變引起毛管滯 1、接觸角滯后（即潤(rùn)濕滯后）引起毛管滯后 （圖9-14）2、毛管半徑突變引起毛管滯后 （圖9-15）四、毛管滯后現(xiàn)象 吸入驅(qū)替rt濕相界面運(yùn)動(dòng)方向非濕相rp圖916毛管直徑漸變引起毛管滯后 3、毛細(xì)管半徑漸變引起毛管滯后 4、實(shí)際巖石孔隙中的毛管滯后 12吸入驅(qū)替濕相界面運(yùn)動(dòng)方向非濕相圖917實(shí)際巖石孔隙毛管滯后現(xiàn)象 四、毛管滯后現(xiàn)象 潤(rùn)濕研究對(duì)象：潤(rùn)濕研究對(duì)象： 不混容的兩相液體固體三相體系，或液體氣體固體不混容的兩相液體固體三

16、相體系，或液體氣體固體三相體系。三相體系。（2）潤(rùn)濕相流體與非潤(rùn)濕相流體：）潤(rùn)濕相流體與非潤(rùn)濕相流體： 能沿固體表面鋪開(kāi)的那一相稱(chēng)為潤(rùn)濕相流體，另一相稱(chēng)為能沿固體表面鋪開(kāi)的那一相稱(chēng)為潤(rùn)濕相流體，另一相稱(chēng)為非潤(rùn)濕相流體。（非潤(rùn)濕相流體。（氣相在大多數(shù)情況下是非潤(rùn)濕相）氣相在大多數(shù)情況下是非潤(rùn)濕相）（水空氣玻璃體系中，水為潤(rùn)濕相流體，空氣為非潤(rùn)濕相流體）（水空氣玻璃體系中，水為潤(rùn)濕相流體，空氣為非潤(rùn)濕相流體）（水銀空氣玻璃體系中，水銀為非潤(rùn)濕相流體，空氣為潤(rùn)濕相流體）（水銀空氣玻璃體系中，水銀為非潤(rùn)濕相流體，空氣為潤(rùn)濕相流體）（3）選擇性潤(rùn)濕：）選擇性潤(rùn)濕： 固體表面優(yōu)先于哪一種流體潤(rùn)濕。固體表面

17、優(yōu)先于哪一種流體潤(rùn)濕。（水空氣玻璃體系中，玻璃表面對(duì)水選擇性潤(rùn)濕）（水空氣玻璃體系中，玻璃表面對(duì)水選擇性潤(rùn)濕）（水銀空氣玻璃體系中，玻璃表面對(duì)空氣選擇性潤(rùn)濕）（水銀空氣玻璃體系中，玻璃表面對(duì)空氣選擇性潤(rùn)濕） 、儲(chǔ)層巖石潤(rùn)濕程度的確定、儲(chǔ)層巖石潤(rùn)濕程度的確定接觸角（接觸角（）（潤(rùn)濕角）（潤(rùn)濕角）研究對(duì)象：水油巖石三相體系。（氣油巖石和氣水巖石三相體系研究對(duì)象：水油巖石三相體系。（氣油巖石和氣水巖石三相體系中，氣體為非潤(rùn)濕相流體）中，氣體為非潤(rùn)濕相流體）分別以代表水、代表油、代表巖石。分別以代表水、代表油、代表巖石。表示巖石潤(rùn)濕性程度的參數(shù)表示巖石潤(rùn)濕性程度的參數(shù)接觸角接觸角(也稱(chēng)潤(rùn)濕角也稱(chēng)潤(rùn)濕角

18、)接觸角接觸角的確定：的確定：通過(guò)水通過(guò)水-油油-巖石三相交點(diǎn)做水巖石三相交點(diǎn)做水-油界面的切線(xiàn)，油界面的切線(xiàn)，切線(xiàn)與水切線(xiàn)與水-巖巖石界面石界面之間的夾角之間的夾角（經(jīng)過(guò)水相）（經(jīng)過(guò)水相）稱(chēng)為接觸角（稱(chēng)為接觸角（）。）。 （ 0 0） （）當(dāng)（）當(dāng)90時(shí)，時(shí)，水對(duì)巖石表面選擇性潤(rùn)濕；水為潤(rùn)濕相流體；水對(duì)巖石表面選擇性潤(rùn)濕；水為潤(rùn)濕相流體；巖石親水巖石親水或稱(chēng)水濕巖石；或稱(chēng)水濕巖石； 越小，巖石的親水性越強(qiáng)；越小，巖石的親水性越強(qiáng)；（）當(dāng)（）當(dāng)90時(shí)，時(shí)，油對(duì)巖石表面選擇性潤(rùn)濕；油為潤(rùn)濕相流體；油對(duì)巖石表面選擇性潤(rùn)濕；油為潤(rùn)濕相流體；巖石親油巖石親油或稱(chēng)油濕巖石；或稱(chēng)油濕巖石； 越大，巖石的親

19、油性越強(qiáng)；越大，巖石的親油性越強(qiáng)；（）當(dāng)（）當(dāng)=90時(shí)，時(shí)，油、水潤(rùn)濕巖石的能力相當(dāng)，巖石既不親水也不親油，油、水潤(rùn)濕巖石的能力相當(dāng)，巖石既不親水也不親油，即巖石為即巖石為中性潤(rùn)濕；中性潤(rùn)濕；、潤(rùn)濕的實(shí)質(zhì)、潤(rùn)濕的實(shí)質(zhì) 油水對(duì)油水對(duì)巖石表面選擇性潤(rùn)濕巖石表面選擇性潤(rùn)濕是作用于三相周界的兩相界面張力相互作用是作用于三相周界的兩相界面張力相互作用的結(jié)果，當(dāng)其達(dá)到平衡時(shí)，有：的結(jié)果，當(dāng)其達(dá)到平衡時(shí)，有： 2,32,3 = = 1,31,3 + + 1,21,2 cos cos2,32,3 - - 1,31,3 = = 1,21,2 cos=A cos=A（潤(rùn)濕張力）（潤(rùn)濕張力）A的物理意義：的物理意義

20、：水對(duì)巖石表面選擇性潤(rùn)濕導(dǎo)致水對(duì)巖石表面選擇性潤(rùn)濕導(dǎo)致油油巖石巖石界面比表面能的減小。界面比表面能的減小。潤(rùn)濕的實(shí)質(zhì)：潤(rùn)濕的實(shí)質(zhì)：固體表面自由能的減小。固體表面自由能的減小。4、附著功、附著功W(也稱(chēng)粘附功也稱(chēng)粘附功)附著功附著功W：指將單位面積的濕相流體指將單位面積的濕相流體(如水如水)從固體表面從固體表面 (親水巖石表面親水巖石表面)驅(qū)開(kāi)所驅(qū)開(kāi)所 作的功。（是潤(rùn)濕的反過(guò)程。）作的功。（是潤(rùn)濕的反過(guò)程。）由上圖知，拉開(kāi)前的比表面能為由上圖知，拉開(kāi)前的比表面能為1,31,3，拉開(kāi)后的比表面能為，拉開(kāi)后的比表面能為2,32,3 + + 1,21,2 因此：因此：W= （2,32,3 + + 1,

21、21,2 ）- - 1,31,3因?yàn)椋阂驗(yàn)椋?2,32,3 - - 1,31,3 = = 1,21,2 cos cos所以：所以： W=1,21,2 （1+cos1+cos）由上式看出，由上式看出，角越小，附著功角越小，附著功W越大，即濕相流體（水）對(duì)巖石的潤(rùn)濕程度越越大，即濕相流體（水）對(duì)巖石的潤(rùn)濕程度越強(qiáng)；強(qiáng)； 因此，研究附著功的意義是：用附著功判斷巖石潤(rùn)濕性。因此，研究附著功的意義是：用附著功判斷巖石潤(rùn)濕性。5、潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)現(xiàn)象、潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)現(xiàn)象潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)：潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)：在一定條件下，加入表面活性劑（或其它的特殊處理方法），在一定條件下，加入表面活性劑（或其它的特殊處理方法）， 使巖石表面的親水性和親

22、油性相互轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象。使巖石表面的親水性和親油性相互轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象。 表面活性物質(zhì)自發(fā)地吸附在兩相界面上并使界面張力減小，因此，表表面活性物質(zhì)自發(fā)地吸附在兩相界面上并使界面張力減小，因此，表面面活性物質(zhì)吸附于巖石表面，將可能導(dǎo)致：活性物質(zhì)吸附于巖石表面，將可能導(dǎo)致：（1）親水性的巖石表面的親水性變?nèi)跎踔磷兂捎H油性表面；）親水性的巖石表面的親水性變?nèi)跎踔磷兂捎H油性表面；（2）親油性的巖石表面的親油性變?nèi)跎踔磷兂捎H水性表面。）親油性的巖石表面的親油性變?nèi)跎踔磷兂捎H水性表面。研究巖石潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)的意義：研究巖石潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)的意義： 巖石潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)的特性，已被油田得到了廣泛的合理應(yīng)巖石潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)的特性，已被油田得到了廣

23、泛的合理應(yīng)用。表面活性劑驅(qū)油是合理應(yīng)用潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)特性的一個(gè)實(shí)例。用。表面活性劑驅(qū)油是合理應(yīng)用潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)特性的一個(gè)實(shí)例。從地面向油層注入一定量的表面活性劑溶液，通過(guò)表面活從地面向油層注入一定量的表面活性劑溶液，通過(guò)表面活性劑在油層巖石顆粒表面的吸附，使親油巖石顆粒表面向性劑在油層巖石顆粒表面的吸附，使親油巖石顆粒表面向親水轉(zhuǎn)換，親水轉(zhuǎn)換，有利于有利于“剝落剝落”巖石顆粒表面的巖石顆粒表面的“油膜油膜”，從，從而達(dá)到提高原油采收率的目的。而達(dá)到提高原油采收率的目的。二、二、 潤(rùn)濕滯后現(xiàn)象及其影響因素潤(rùn)濕滯后現(xiàn)象及其影響因素 潤(rùn)濕滯后是在流體流動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)的一種潤(rùn)濕現(xiàn)象。如圖下所示，將原來(lái)水平放潤(rùn)濕滯后

24、是在流體流動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)的一種潤(rùn)濕現(xiàn)象。如圖下所示，將原來(lái)水平放置的親水固體（巖石）表面傾斜一個(gè)角度置的親水固體（巖石）表面傾斜一個(gè)角度，可以發(fā)現(xiàn)，油，可以發(fā)現(xiàn)，油- -水水- -固（巖石）三相周界固（巖石）三相周界不能立即向前移動(dòng)，而是油不能立即向前移動(dòng)，而是油- -水兩相界面發(fā)生變形，使得原始的接觸角發(fā)生改變，然水兩相界面發(fā)生變形，使得原始的接觸角發(fā)生改變，然后，三相周界才向前移動(dòng)。后，三相周界才向前移動(dòng)。 潤(rùn)濕滯后：潤(rùn)濕滯后：指三相潤(rùn)濕周界沿固體表面移動(dòng)的遲緩而產(chǎn)生潤(rùn)濕接指三相潤(rùn)濕周界沿固體表面移動(dòng)的遲緩而產(chǎn)生潤(rùn)濕接觸角改變的現(xiàn)象。觸角改變的現(xiàn)象。 潤(rùn)濕滯后的影響因素包括：潤(rùn)濕滯后的影響因

25、素包括：傾斜一個(gè)角度傾斜一個(gè)角度1、潤(rùn)濕次序（三相周界的移動(dòng)方向）的影響、潤(rùn)濕次序（三相周界的移動(dòng)方向）的影響潤(rùn)濕次序的含義：潤(rùn)濕次序的含義：固體（巖石）表面一開(kāi)始是和油接觸，后來(lái)水把油驅(qū)固體（巖石）表面一開(kāi)始是和油接觸，后來(lái)水把油驅(qū)趕走代之以水和固體（巖石）表面接觸，或者是反之的情況。趕走代之以水和固體（巖石）表面接觸，或者是反之的情況。三相周界的移動(dòng)方向的含義：三相周界的移動(dòng)方向的含義： A點(diǎn)移動(dòng)方向是水驅(qū)油的方向，即水將占據(jù)油原來(lái)的部分空間；點(diǎn)移動(dòng)方向是水驅(qū)油的方向，即水將占據(jù)油原來(lái)的部分空間； B點(diǎn)移動(dòng)方向是油驅(qū)水的方向，即油將占據(jù)水原來(lái)的部分空間；點(diǎn)移動(dòng)方向是油驅(qū)水的方向，即油將占據(jù)

26、水原來(lái)的部分空間；前進(jìn)角（前進(jìn)角（1）：）：水驅(qū)油（潤(rùn)濕相流體驅(qū)趕非潤(rùn)濕相流體）時(shí)的接觸角；水驅(qū)油（潤(rùn)濕相流體驅(qū)趕非潤(rùn)濕相流體）時(shí)的接觸角；后退角（后退角（2）：）：油驅(qū)水（非潤(rùn)濕相流體驅(qū)趕潤(rùn)濕相流體）時(shí)的接觸角；油驅(qū)水（非潤(rùn)濕相流體驅(qū)趕潤(rùn)濕相流體）時(shí)的接觸角；由于潤(rùn)濕次序的不同產(chǎn)生了兩個(gè)不等的接觸角，且在一般情況下有：由于潤(rùn)濕次序的不同產(chǎn)生了兩個(gè)不等的接觸角，且在一般情況下有： 1 2 （為原始接觸角）為原始接觸角）靜潤(rùn)濕滯后：靜潤(rùn)濕滯后：由潤(rùn)濕次序不同由潤(rùn)濕次序不同而引起的接觸角的變化。而引起的接觸角的變化。 2、三相周界移動(dòng)速度的影響、三相周界移動(dòng)速度的影響 如下圖所示，油水在巖石孔隙中

27、靜止時(shí)，接觸角為如下圖所示，油水在巖石孔隙中靜止時(shí)，接觸角為30，巖石表面具有較強(qiáng)，巖石表面具有較強(qiáng)的水潤(rùn)濕；當(dāng)水驅(qū)油在巖石孔隙中流動(dòng)時(shí)，接觸角發(fā)生了改變，的水潤(rùn)濕；當(dāng)水驅(qū)油在巖石孔隙中流動(dòng)時(shí)，接觸角發(fā)生了改變，接觸角隨水驅(qū)油接觸角隨水驅(qū)油速度的增大而變大，即滯后現(xiàn)象越嚴(yán)重，當(dāng)水驅(qū)油速度的增大到某一值時(shí)，巖石速度的增大而變大，即滯后現(xiàn)象越嚴(yán)重，當(dāng)水驅(qū)油速度的增大到某一值時(shí)，巖石表面變?yōu)橛H油性，發(fā)生了潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。表面變?yōu)橛H油性，發(fā)生了潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。 動(dòng)潤(rùn)濕滯后：動(dòng)潤(rùn)濕滯后：由三相周界移動(dòng)速度而引起的接觸角的變化。由三相周界移動(dòng)速度而引起的接觸角的變化。靜止時(shí)，靜止時(shí)，= 30，巖石親水，巖石親

28、水12水驅(qū)油速度為水驅(qū)油速度為V1時(shí)，時(shí)，= 60，巖石親水性減弱，巖石親水性減弱水驅(qū)油速度為水驅(qū)油速度為V2 V1時(shí)，時(shí)，= 75，巖石親水性再減弱，巖石親水性再減弱水驅(qū)油速度為水驅(qū)油速度為V3 V2時(shí)，時(shí)，= 115，巖石類(lèi)似親油性，巖石類(lèi)似親油性，發(fā)生潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)發(fā)生潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)研究動(dòng)潤(rùn)濕滯后的意義研究動(dòng)潤(rùn)濕滯后的意義： 親水油藏水驅(qū)油時(shí)，當(dāng)水驅(qū)油的速度過(guò)大時(shí)，將親水油藏水驅(qū)油時(shí)，當(dāng)水驅(qū)油的速度過(guò)大時(shí)，將導(dǎo)致油藏巖石具有導(dǎo)致油藏巖石具有“親油親油”的性質(zhì)。實(shí)踐證明，親油的性質(zhì)。實(shí)踐證明，親油油藏水驅(qū)油的殘余油飽和度比親水油藏水驅(qū)油的殘余油藏水驅(qū)油的殘余油飽和度比親水油藏水驅(qū)油的殘余油飽和度大；因

29、此，從提高原油采收率的目的出發(fā)，油飽和度大；因此，從提高原油采收率的目的出發(fā)，注水開(kāi)發(fā)的油藏，并非注水速度越大就越好。注水開(kāi)發(fā)的油藏，并非注水速度越大就越好。 3、固體表面粗糙度的影響、固體表面粗糙度的影響 巖石顆粒表面粗糙程度增加，三相周界移動(dòng)更加遲緩，巖石顆粒表面粗糙程度增加，三相周界移動(dòng)更加遲緩，潤(rùn)濕滯后現(xiàn)象更為顯著。潤(rùn)濕滯后現(xiàn)象更為顯著。 固體的棱角和尖銳凸起對(duì)潤(rùn)濕滯后有很大的影響。尖固體的棱角和尖銳凸起對(duì)潤(rùn)濕滯后有很大的影響。尖銳對(duì)對(duì)三相周界的移動(dòng)阻力很大，如下圖所示，此時(shí)接觸角銳對(duì)對(duì)三相周界的移動(dòng)阻力很大，如下圖所示，此時(shí)接觸角應(yīng)該加上應(yīng)該加上“形角形角”，才能反映滯后現(xiàn)象，才能反

30、映滯后現(xiàn)象， “形角形角” 越大，越大，滯后也越顯著。滯后也越顯著。4、表面活性物質(zhì)吸附的影響、表面活性物質(zhì)吸附的影響 石油中天然活性物質(zhì)或人工注入油層的活性劑吸附在巖石的的表面，潤(rùn)石油中天然活性物質(zhì)或人工注入油層的活性劑吸附在巖石的的表面，潤(rùn)濕滯后現(xiàn)象增強(qiáng)。濕滯后現(xiàn)象增強(qiáng)。下圖表明：下圖表明：曲線(xiàn)曲線(xiàn)1：在光滑干凈的大理石表面，水滴趨于平衡的速度很快；：在光滑干凈的大理石表面，水滴趨于平衡的速度很快；曲線(xiàn)曲線(xiàn)2：在油中預(yù)浸：在油中預(yù)浸59天的大理石表面，水滴趨于平衡的速度較慢；天的大理石表面，水滴趨于平衡的速度較慢；曲線(xiàn)曲線(xiàn)3：經(jīng)過(guò)油酸（活性劑）預(yù)處理的大理石表面，水滴趨于平衡的速度更慢；：

31、經(jīng)過(guò)油酸（活性劑）預(yù)處理的大理石表面，水滴趨于平衡的速度更慢；三、儲(chǔ)層巖石潤(rùn)濕性的測(cè)定三、儲(chǔ)層巖石潤(rùn)濕性的測(cè)定1、測(cè)定光滑巖石表面的接觸角方法、測(cè)定光滑巖石表面的接觸角方法 （直接法）（直接法） 如圖如圖837所示，其原理是把欲測(cè)巖石樣品（礦物）加工成平板、所示，其原理是把欲測(cè)巖石樣品（礦物）加工成平板、表面經(jīng)過(guò)磨光處理，浸入液體（油或水）中，在平板光面上滴一滴直表面經(jīng)過(guò)磨光處理，浸入液體（油或水）中，在平板光面上滴一滴直徑約為徑約為12mm的液體（水或油）；通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)或顯微鏡將液滴放的液體（水或油）；通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)或顯微鏡將液滴放大并拍照，便可以直接在照片上測(cè)出接觸角。大并拍照，便可以直接在照片上測(cè)出接觸角。hD巖 片觀(guān) 測(cè) 器觀(guān) 測(cè) 器巖 片 注 水 針注 油 針?biāo)?滴油 滴油水2、測(cè)定附著功的方法、測(cè)定附著功的方法（間接法）（間接法）附著功附著功W：指將濕相流體指將濕相流體(如水如水)中從固體表面中從固體表面 (親水巖石表面親水巖石表面 驅(qū)開(kāi)所作的功。驅(qū)開(kāi)所作的功。 W=1,21,2 （1+cos1+cos） W越大，指將濕相流體越大，指將濕相流體(水水)中從親水巖石表面