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多相饱和岩石特性

直到最近,关于毛细血管进入压力和断层岩石渗透性的数据还很少。另外,在没有科学依据的情况下,对断层岩的透射率进行了调整。目前,关于断层岩石的性质,例如毛细管入口压力,渗透率以及断层厚度,都有大量的数据。越来越多的对断层岩石特性的研究促进了模拟器中断层的复杂处理[3]。具体而言,基于真实岩石数据的饱和岩石特性,以计算与断层岩石相邻的网格块面中的透射率,以便考虑流体流动对断层的影响,反之亦然。
当驻留流体的机械平衡取决于毛细管作用以及重力和静水力时,地质构造被认为是毛细管系统。毛细管作用是由固相和液相以及液相之间作用的界面力产生的。通过多孔介质的多相流是由作用在液相和固相上的毛细管作用产生的。给定分子在两相边界处的排列,与界面相关联的每单位表面积存在能量。对这种能量的描述基于界面张力以及i和j阶段固有的每单位距离的力。跨越边界存在的,将两种不混溶的流体分开的压差取决于该能量。利用流体-固体-固体界面处的接触角来平衡流体-固体和流体-液体界面之间存在的界面力

处于自然状态的岩石,由非极性分子组成的液体为非润湿相,而水为润湿相。关于饱和岩石的多相性质,根据达西定律,同时有液体流过断层岩石,如果第二流体相增加,则对一种流体的流动会产生阻力[3]。因此,两相的渗透率和每个流体相的渗透率之和小于岩石的固有渗透率。在流体相I中使用达西定律时,
这意味着i和j的相对渗透率是由岩石的有效本征渗透率之比定义的。
相位陷印
在生产操作,钻孔,翻修和完井过程中,多余的相截留在多孔介质中的情况可能会发生在不同的情况下。当多孔介质中现有饱和度增加时,或在多孔介质中引入其他不混溶相时,可能导致相对渗透率效应,从而影响断层岩中的气体,水或油的流动。参照所考虑的情况,这种现象称为相位捕获[1]。

在相捕集中,当毛细管压力降至零时,S值不会降低,但会达到非润湿残留物相饱和度(S_)。因此,通过吸力毛细作用力从含水湿油的储层中完全回收油是困难且不可能的。这类似于润湿阶段,即使用排水置换机制从多孔介质中去除润湿阶段[1]。毛细作用在将一种不混溶的流体与另一种互溶的流体中起着重要的作用。详细的孔结构,即孔的拓扑结构和孔的几何形状,决定了在多孔介质中形成的流体-流体界面[1]。在孔隙的几何形状和大小不同的情况下,由于毛细管力的接触,一种与另一种不混溶的流体发生了位移。相位捕获机制主要有三种:这些是绕过,折断和贾明效应。

折断

相捕集的这种机制发生在孔,喉或喉与孔的相交区域内。一般而言,折断涉及蝶形半月板。特定条件和临界毛细管压力基本上是为了模拟具有任何润湿性和结构的介质中的微观位移过程而确定的[2]。喉管和孔的排列形状和大小(相对于位移相的方向)会影响吸收过程中的界面运动。考虑非润湿相通过其进入孔的方毛细管。毛细压力取决于当毛细管压力增加到高于上述值时,随着界面曲率半径的减小,润湿阶段被推到角落。如果允许润湿阶段沿着孔隙角流动,则毛细管压力会降低到低于P和
该界面从毛细管壁拉开,使得非润湿相变成细丝,该细丝不被毛细管壁支撑。另外,颈缩变得不稳定,这导致非润湿相迅速折断成断开的非润湿相的气泡或液滴。

贾明效应

贾明效应是指由于气泡的存在而使流体通过毛细管的阻力。当穿过直径小的毛细管时,这些气泡会延迟液体的流动。Jamin效应是由两个捕获的小球中毛细管压力的差异引起的。通过解释在湿的毛细管中捕获的油滴,可以轻松分析此效果。
假设存在一个静态系统,由于毛细作用力,两点之间存在不同的压力,因此应超过压力差以使流动发生,因此,应超过P.-P_进行流动[2 ]。另外,在液滴的不同侧面上的接触角是不同的。假设毛细管的
AB
尺寸和毛细管的半径不同,万一液滴沿特定方向移动,则存在一个后退和一个前进的接触角[1]。当两个不同的孔之间存在压力差时,在饱和时,将发生流动,如以下公式所定义︰
如果r >r_则第一毛细管孔处的压力大于第二点处的毛细管压力。从点A到B存在压降,并且必须超
AB,-一
过该梯度,以迫使流量在毛细管收缩的狭窄部分流动。为了退去A点的接触和推动点B处的接触点,
cose_ <COSe_和0_>0_。另外,P>P_并且在静态流动方向上存在压力梯度[1].
甲乙甲乙’AB,

通过传递

参考毛细管压力方程式,如果非润湿相的条件侵入较大的孔隙,则有一种饱和的岩石具有特殊的捕集特性的趋势,称为旁路。在绕过过程中,在吸收过程中的主要诱集机制是非润湿阶段。储层岩石由具有不同几何形状和尺寸的孔单元的重新组合和分支的复杂网络组成[3]。因此,任何位移过程都可以识别这个复杂的网络。在这种情况下,最简单的位移类型是孔隙双峰[1]。
在旁路中,第一次吸水时会侵入较小的喉咙,因为较大的喉咙在排水的第一过程中被扫除,从而产生较高的毛细管压力[3]。假定孔隙双峰模型为∶利用粘性力和毛细力,建立了在吸收过程中饱和岩石较大孔隙中发生绕过的条件
对于第二孔,情况相同。因此,两个孔隙中的压力变化与速度v1相结合,将通过旁路机制将油从岩石中的小孔隙中驱除,并将水留在大孔隙中。

参考

[1]S.Agar and S. Geiger, Fundamental controls on fluid flow in carbonates. .
[2]A.Alshawabkeh,K.Reddy and M.Khire, Characterization, monitoring, and modeling of geosystems.Reston,Va.: Geo-Institute of The American Society of Civil Engineers,2008.
[3]”Surface and Interfacial Surface Tension for Multiphase Saturated Rock Fundamentals ofFluid Flow inPorous Media” , Special Core Analysis & EOR Laboratory | PERM Inc.,2016.[Online].Available:
http:/perminc.com/resources/fundamentals-of-fluid-flow-in-porous-medialchapter-2-the-porous-medium/multi-phase-saturated-rock-properties/surface-interfacial-tension/. [Accessed:18-Oct- 2016].

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