一种毛细管渗吸距离的确定方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种毛细管渗吸距离的确定方法及系统，方法包括：建立毛细管内油水两相的渗吸方程；在所述渗吸方程中，惯性力等于动力与阻力的合力；所述惯性力为油水两相的惯性力，所述动力包括：基于静态接触角的静态毛管力，所述阻力包括：基于动态接触角影响的三相接触线的摩擦力，油水两相的粘性力，油水两相的重力和净水压差的合力；根据所述渗吸方程确定惯性效应、粘性效应、动态接触角效应和重力效应并将渗吸过程划分为以下阶段：纯惯性期、惯性‑粘性期、纯粘性期、粘性‑重力期和纯重力期并分别任一阶段的渗吸距离。上述方法考虑了动态接触角和惯性效应的影响，建立了毛细管‑油‑水两相渗吸距离的计算方法，为渗吸采油提供一定的理论支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种毛细管渗吸距离的确定方法及系统
本专利技术涉及油田开发领域，具体涉及一种毛细管渗吸距离的确定方法及系统。
技术介绍
渗吸法采油在裂缝性油藏和碳酸盐油藏中得到了广泛的应用。低渗和致密等油藏，开发难度大，一般采取压裂技术开发；压裂过程中，压裂液渗吸进入储层，将储层中的原油排到裂缝，进一步流向井筒。因此，渗吸采油在非常规油藏开发中也具有潜在的应用价值。动态接触角是指在油水两相运移过程中，由于岩石-油-水三相接触线的摩擦，接触角随速度是动态变化的。然而，目前多数研究认为在油-水两相运移过程中，接触角是静态的或者是平衡接触角，忽略了动态接触角的影响。惯性效应是指在油-水渗吸的最初阶段，惯性力最为显著，而粘性力、三相接触线的摩擦力和重力均可忽略。然而，目前的研究也忽略了惯性效应的影响。上述研究由于忽略了动态接触角以及惯性效应，使得研究数据并不够准确、全面，所获得的渗吸距离与实际准确率不高，无法进一步为油-水两相渗吸的研究和渗吸法采油提供更为全面的理论基础。
技术实现思路
鉴于上述传统方式所获得的渗吸距离准确率低的问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种毛细管渗吸距离的确定方法及系统。依据本专利技术的一个方面，提供一种毛细管渗吸距离的确定方法，所述方法包括：建立毛细管内油水两相的渗吸方程；在所述渗吸方程中，惯性力等于动力与阻力的合力；所述惯性力为油水两相的惯性力，所述动力包括：基于静态接触角的静态毛管力，所述阻力包括：基于动态接触角影响的三相接触线的摩擦力，油水两相的粘性力，油水两相的重力和净水压差的合力；根据所述渗吸方程确定惯性效应、粘性效应、动态接触角效应和重力效应并将渗吸过程划分为以下阶段：纯惯性期、惯性-粘性期、纯粘性期、粘性-重力期和纯重力期；其中，所述惯性效应为油水两相的惯性力占静态毛管力的比重，所述粘性效应为油水两相的粘性力占静态毛管力的比重，所述动态接触角效应为三相接触线的摩擦力占静态毛管力的比重，所述重力效应为油水两相的重力和净水压差的合力占静态毛管力的比重；获取纯惯性期、惯性-粘性期、纯粘性期、粘性-重力期和纯重力期任一阶段的渗吸距离。优选的，所述渗吸方程为：Pi＝Pcs-Pf-Pv-Pg(1)其中，Pi是油水两相的惯性力，Pcs是基于静态接触角的静态毛管力，Pf是基于动态接触角影响的三相接触线的摩擦力，Pv是油水两相的粘性力；Pg是油水两相的重力和净水压差的合力。优选的，所述方法还包括：Pi，Pcs，Pf，Pv以及Pg由公式(2a)—(2f)表达，其中，油水两相的粘性力Pv为驱替相粘性力Pving和被驱替相粘性力Pved之和：Pg＝ghΔρ(2f)式中：L是毛细管长度；h是渗吸距离，t是渗吸时间，R是毛细管半径，γ是油水界面张力，dh/dt是渗吸速度，Δρ是驱替相和被驱替相的密度差，ρing是驱替相密度，ρed是被驱替相密度，ηing是驱替相粘度，ηed是被驱替相粘度，θs是静态或者平衡接触角，g是重力加速度，ζ是三相接触线的摩擦系数，单位Pa·s；其中，结合公式(1)及(2a)—(2f)可得公式(3a)—(4f)：A＝ρedL(4a)B＝Δρ(4b)E＝Δρg(4e)其中，A、B、C、D、E、F均为替换参数。优选的，所述方法还包括：根据公式(5)确定三相接触线的摩擦系数ζ：式中：m和n分别是与粘性效应和岩石-流体作用相关的系数，Ving是驱替相分子的摩尔体积，Ved是被驱替相分子的摩尔体积，xing是驱替相粘性分数，xed是被驱替相粘性分数，λ是流体分子的跳跃长度，T是温度，kB是玻尔兹曼常数，hp是普朗克常数。优选的，在纯惯性期获取渗吸距离包括：将公式(3b)转换为公式(6)并获得渗吸距离h：优选的，在惯性-粘性期获取渗吸距离包括：将公式(3b)转换为公式(7)并获得渗吸距离h：优选的，在纯粘性期获取渗吸距离包括：将公式(3b)转换为公式(8)并获得渗吸距离h：优选的，在粘性-重力期获取渗吸距离包括：将公式(3b)转换为公式(9)并获得渗吸距离h：优选的，在纯重力期获取渗吸距离包括：将公式(3b)转换为公式(10)并获得渗吸距离h：本专利技术实施例还提供一种毛细管渗吸距离的确定系统，所述系统包括：方程建立模块，用于建立毛细管内油水两相的渗吸方程；在所述渗吸方程中，惯性力等于动力与阻力的合力；所述惯性力为油水两相的惯性力，所述动力包括：基于静态接触角的静态毛管力，所述阻力包括：基于动态接触角影响的三相接触线的摩擦力，油水两相的粘性力，油水两相的重力和净水压差的合力；效应确定模块，用于根据所述渗吸方程确定惯性效应、粘性效应、动态接触角效应和重力效应并将渗吸过程划分为以下阶段：纯惯性期、惯性-粘性期、纯粘性期、粘性-重力期和纯重力期；其中，所述惯性效应为油水两相的惯性力占静态毛管力的比重，所述粘性效应为油水两相的粘性力占静态毛管力的比重，所述动态接触角效应为三相接触线的摩擦力占静态毛管力的比重，所述重力效应为油水两相的重力和净水压差的合力占静态毛管力的比重；距离获取模块，用于获取纯惯性期、惯性-粘性期、纯粘性期、粘性-重力期和纯重力期任一阶段的渗吸距离。本专利技术在现有理论的基础上，考虑了动态接触角和惯性效应的影响，建立了毛细管-油-水两相渗吸距离的计算方法，同时本专利技术依据渗吸不同阶段各种力的贡献，划分了不同的渗吸阶段，得到了相应的数值解或者解析解，准确率高。在化学工程、材料工程和石油工程中具有广泛的应用前景，特别是油田开发领域，可以为渗吸采油提供一定的理论支撑。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中一种毛细管渗吸距离的确定方法流程图；图2为本专利技术实施例1中的渗吸距离与时间关系示意图；图3为本专利技术实施例1渗吸过程中多种力的比重随时间变化示意图；图4为本专利技术实施例1不同渗吸阶段数值解和解析解的验证示意图；图5为本专利技术实施例2渗吸不同阶段解析解公式的验证示意图；图6为本专利技术实施例3渗吸惯性期解析解公式的验证示意图；图7为本专利技术实施例4渗吸惯性-粘性期解析解公式的验证示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种毛细管渗吸距离的确定方法，其特征在于，所述方法包括：/n建立毛细管内油水两相的渗吸方程；在所述渗吸方程中，惯性力等于动力与阻力的合力；所述惯性力为油水两相的惯性力，所述动力包括：基于静态接触角的静态毛管力，所述阻力包括：基于动态接触角影响的三相接触线的摩擦力，油水两相的粘性力，油水两相的重力和净水压差的合力；/n根据所述渗吸方程确定惯性效应、粘性效应、动态接触角效应和重力效应，并将渗吸过程划分为以下阶段：纯惯性期、惯性-粘性期、纯粘性期、粘性-重力期和纯重力期；其中，所述惯性效应为油水两相的惯性力占静态毛管力的比重，所述粘性效应为油水两相的粘性力占静态毛管力的比重，所述动态接触角效应为三相接触线的摩擦力占静态毛管力的比重，所述重力效应为油水两相的重力和净水压差的合力占静态毛管力的比重；/n获取纯惯性期、惯性-粘性期、纯粘性期、粘性-重力期和纯重力期任一阶段的渗吸距离。/n

【技术特征摘要】
1.一种毛细管渗吸距离的确定方法，其特征在于，所述方法包括：
建立毛细管内油水两相的渗吸方程；在所述渗吸方程中，惯性力等于动力与阻力的合力；所述惯性力为油水两相的惯性力，所述动力包括：基于静态接触角的静态毛管力，所述阻力包括：基于动态接触角影响的三相接触线的摩擦力，油水两相的粘性力，油水两相的重力和净水压差的合力；
根据所述渗吸方程确定惯性效应、粘性效应、动态接触角效应和重力效应，并将渗吸过程划分为以下阶段：纯惯性期、惯性-粘性期、纯粘性期、粘性-重力期和纯重力期；其中，所述惯性效应为油水两相的惯性力占静态毛管力的比重，所述粘性效应为油水两相的粘性力占静态毛管力的比重，所述动态接触角效应为三相接触线的摩擦力占静态毛管力的比重，所述重力效应为油水两相的重力和净水压差的合力占静态毛管力的比重；
获取纯惯性期、惯性-粘性期、纯粘性期、粘性-重力期和纯重力期任一阶段的渗吸距离。


2.根据权利要求1所述的一种毛细管渗吸距离的确定方法，其特征在于，所述渗吸方程为：
Pi＝Pcs-Pf-Pv-Pg(1)
其中，Pi是油水两相的惯性力，Pcs是基于静态接触角的静态毛管力，Pf是基于动态接触角影响的三相接触线的摩擦力，Pv是油水两相的粘性力；Pg是油水两相的重力和净水压差的合力。


3.根据权利要求2所述的一种毛细管渗吸距离的确定方法，其特征在于，所述方法还包括：Pi，Pcs，Pf，Pv以及Pg由公式(2a)—(2f)表达，其中，油水两相的粘性力Pv为驱替相粘性力Pving和被驱替相粘性力Pved之和：















Pg＝ghΔρ(2f)
式中：L是毛细管长度；h是渗吸距离，t是渗吸时间，R是毛细管半径，γ是油水界面张力，dh/dt是渗吸速度，Δρ是驱替相和被驱替相的密度差，ρing是驱替相密度，ρed是被驱替相密度，ηing是驱替相粘度，ηed是被驱替相粘度，θs是静态或者平衡接触角，g是重力加速度，ζ是三相接触线的摩擦系数；
其中，结合公式(1)及(2a)—(2f)可得公式(3a)—(4f)：






A＝ρedL(4a)
B＝Δρ(4b)






E＝Δρg(4e)



其中，A、B、C、D、E、F均为替换参数。


4.根据权利要求3所述的一种毛细管渗吸距离的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴克柳，田伟兵，陈掌星，高艳玲，高茵，李靖，彭岩，东晓虎，贾新峰，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11