流体在岩石孔隙中,流体饱和度大小的影响及油水在岩石空隙中的分布

1.水湿岩石

1.当Sw低时,润湿相水粘附于颗粒表面,成环状分布,不流动;与之相对的是So很高,迂回状连续分布于孔隙之间,在外压(注水or注气)作用下成渠道流动

水湿岩石Sw low ,So high

2.Sw和So相近时,油水迂回状分布,在一定外压下,油水可以同时流动,此时的水会更多的占据矿物的表面空间。

Sw and So  are medium

3.后期时候,由于注入水的增多导致油层中Sw处于高位,So处于低位,这时候油成孤滴状分布,迂回状连续分布。例如当水的流动方向是自下而上的时候,下图中的三个红色油滴就能被水推着走,但是空隙内部的油滴难以被带走,可能成为残余油,这个时候我们可以采取注气法,这时候形成油气水三相界面,这个时候产生的界面张力能够改变油滴形状,带动残余油的部分出来,增加局部的驱替效率,从而增加采油率,但是依然会有大量残余油采不出来,这是目前石油行业的所面临的的难题之一。

Sw is high,So is low

2.油湿岩石

油湿岩石油水分布随饱和度的变化与水湿岩石相反,油湿岩石是最不利于油水开采的。

1.开始开采时,So高,Sw低,由于油湿岩石是亲油的,油会自发地吸附在岩石表面,迂回状连续分布,水成孤滴状

So is high,Sw is low

2当Sw和So随着注入水的增加,Sw和So趋近于50%时,注入水含量增加会导致水的体积增加,但是这个时候油不会被水推动,因为在亲油岩石的孔隙里面的油会形成油环吸附在岩石表面,而水会从吼道中直接穿过,这种现象叫指进现象,宏观上叫舌进现象,具体表现为因为注水井和生产井的压差最大,导致注水井中注入的水直接进入生产井。具体表现如下图

Sw and So  are medium
指进现象

3.随着注入水的增多,当Sw高,So低时,油在油水界面上由于粘性存在的速度差,会导致有部分油被带出来,但是在油膜的地方油湿不动的,油以油膜形式附于颗粒表面,油成油环分布,Sw很高,水连续分布于孔隙中间,在外压作用下形成渠道流,但是这种情况会导致仍然有很多的油采不出来,这个时候可以采用增加流速或者注入活性水的方法使润湿性发生反转(将油湿转为水湿),增加采油率。


So is low,Sw is high


3.润湿性对油水微观分布的影响

3.1储层岩石润湿性的影响

润湿相力图占据颗粒表面及狭小的空隙角隅,非润湿相则处于孔道的中心。这是因为只有当润湿相占据整个矿物表面之后,整个矿物表面的界面张力(界面自由能才是最低),这是个自发的过程,是分子间作用力相互作用衍化的结果。亲水岩石,水会吸附在岩石表面,油珠尽量不合油接触成为自由油滴,另外一部分油滴少量附着在岩石上成为附着油滴,因为宏观上看整个岩石是亲水岩石,但是局部上少部分岩石可能是亲油的,所以产生了附着油滴。总结为:水分布于大孔表面(水膜)和小孔中,油成孤滴状。

亲水岩石


亲油岩石相反,油滴大量地吸附在岩石空隙表面,空隙里面的水像孤立的水珠一样分布在大孔道中央。总结:水分布于在大孔道中央,油以油膜的形式附着于颗粒表面。

亲油岩石


中性岩石而言,在宏观上既不亲水也不亲油,这个岩石体系内,亲水和亲油矿物的含量差不多的情况下为中性岩石,部分岩石表面亲油,被油膜覆盖;其余亲水,被水膜保卫。

中性岩石


3.2流体饱和度大小的影响

因为Sw+So=100%,当Sw和So均处于较高值时候,Sw和So都接近50%时,油水各自形成独立的渠道,以渠道流的方式流动,各相流动渠道随着其饱和度上升而上升。

初期注水采油时,由于地层中油占主体,所以油相流动渠道占主体,这个阶段为:见水初期

见水初期


后期由于大量油藏被采出,水相渠道占据主体,这个阶段为:见水后期

见水后期
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