中国石油大学（华东）硕士学位论文开题报告及文献总结
验(排驱型)基础上，岩石的润湿性水>油>气时，得出三相流动时相对渗透率的结论：①水相的相对渗透率仅仅由水的饱和度所决定，不受孔隙是否有气、油或者两者共同存在的影响；②气相的相对渗透率也仅仅是气相饱和度的函数；③油相的相对渗透率不仅与油相饱和度有关，而且受水和气相饱和度的影响。在以后的研究中，也有学者得出不同的研究结果。Van Spronsen等研究结果表明水相和(或)气相的相对渗透率也取决于其它相饱和度；而DiCarlo等研究结果表明水、气、油相的相对渗透率仅取决于各自相的饱和度，不受其它各相的影响。虽然有以上的不同研究结果，但是Leverett和lewsi,Corey(1956)和Oak等多数研究表明水相和气相的相对渗透率仅仅依赖于他们各自的饱和度，而且在三相流中其相对渗透率等同于在两相流中的相对渗透率。
影响相对渗透率的其它因素如孔隙度、渗透率、温度、粘度等分别以一小参数的形式在非饱和达西定律中予以表示。
另外，在实验过程中，末端效应使得实测数据和真实数据产生较大误差。实验室的末端效应是指岩心出口端由于毛细管压力效应而引起的饱和度梯度，末端效应主要是对测量饱和度精度产生影响。由于饱和度梯度的存在，在岩心末端各相饱和度不等于岩心中心处相应相饱和度，从而应用测量数据时产生误差。最常用的解决方法有增大流速来降低末端效应；以及在试验岩心两端安装两段与岩样类似的岩心以消除末端效应，这样同时可以使多相流体在进入试验样品之前可以充分混和。
总之，影响相对渗透率的影响因素是复杂的，还需要更多的试验来检验各因素之间的相互影响。
2.3 油气水三相相对渗透率的经验模型
（1）Corey（1956）提出了第一个关于三相系统中油相相对渗透率的预测的经验公式：
kro?SL?SW?3?SW?4?1?SLr??SL?2SLr? （2）
（2）Stone（1970）提出一个模型，它是基于渠道流理论——把多孔介质看作一个流通渠道的组合，并且假设在任何一个流通渠道里仅有一种流动流体。他
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提出了油相相对渗透率的关系式：
kro?Sonor??w??g （3）
（3）后来，Stone（1973）提出另一个模型（Stone模型Ⅱ），它是利用油/气和油/水系统中的4个两相相对渗透率的关系式来预测三相油相相对渗透率：
kro??krow?krwo???krog?krgo???krwo?krgo? （4）
（4）Hirasaki（Dietrich和Bondor，1976）由于第三相的存在，定义油相相对渗透率的缩减量为：
???krowmax?krow???krowmax?krog???Sw?So???krowmax?krow??krowmax?krog?krowmax （5）
这里krowmax是在束缚水饱和度下测量的两相油相相对渗透率。第一和第二项说明了由于水气的存在而被封锁的油，第三项是在水气封锁机理之间的一个交互调整。油相相对渗透率的结果表达式变成：
kro?krow?krog?krowmax??Sw?So??krowmax?krow??krowmax?krog?krowmax （6）
（5）Aziz和Settari（1979）修改了Stone模型来克服原始模型的限制——仅当端点相对渗透率等于1时，才可以简化为两相数据。修正的Stone模型Ⅰ：
kro?krowmax?Sonor??w??g （7）
修正的Stone模型Ⅱ：
??krow????krogkro?krowmax???krwo??krgo??k???k???krwo?krgo?? （8）
????rowmax???rowmax?（6）Aleman和Slattery（1988）提出了下面的模型评价油相相对渗透率：
kro?krowmax?Sonorkrogs?1?krgos??krows?krwos??krwos?1?krows??krgos?krogs??1?k??krgosrows?krwos???1?krows??krgos?krogs? （9）
（7）Baker（1988）在油水和油气数据之间使用饱和度加权插值获得三相油相的相对渗透率：
kro??Sw?Swc?krow??Sg?Sgro?krog?Sw?Swc???Sg?Sgro? （10）
（8）Pope（Delshad和Pope，1989）在两相相对渗透率表示不明确的时候
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提出一个三相模型：
kro?1eogeow?eogeoweog?eowkrowmax?Sonor???1?Swnor???Sonor???1?Sgnor? （11） 2??（9）Kokal和Maini（1989）讨论了由Aziz和Settari（1979）修正的Stone模型Ⅰ的两个限制：1）两相油气的相对渗透率并不总是在束缚水饱和度下测量。2）krowmax和krogmax的测量值经常不相等。根据这些，他们修正Stone模型Ⅰ：
kro?SonorkrogkrogmaxSgnor?krowmaxSwnorkrow （12） ??krowmax?1?Swnor?krogmax?1?Sgnor?1?Sonor（10）Hustad和Hansen（1995）提出了一个包含三个两相实验中的6个残余值的模型。他们使用下面的插值绘制油藏等渗透率图：
kro?Somnx??SgSw?krow?Somnx???krog?Somnx? （13）
Sw?SgSw?Sg（11）Goodyear和Townsley（Balbinski等，1997）提出了下面的关系式：
kro?So??krog?Sogn?f????krow?Sown?1?f??? （14）
任意选择函数f???，但是必须满足f?0??0和f?1??1的条件。同样f?????也满足这些条件。
（12）Moulu等人（1997）扩展Vizika（1993）的研究提出一个理论模型—把岩石孔隙结构看作分形孔隙的集合。模型适应于强水湿介质并且油扩展系数大于0。多孔介质被看作平行毛细管束的分形截面。需要一个迭代程序构造通过截面——一个圆圈周长的一半被分成η个部分，然后每个部分可以被另一个小圆圈周长的一半代替。提出了下面的三相油相的相对渗透率：
4?DL4?DL???2?Dkro?krow?So?Sw?Sorg?L??Sw?Sorw?2?DL? （15） ??作者扩展模型到油湿和中间润湿的条件下（Moulu等人，1999）利用润湿指数WI（水湿介质等于1，油湿介质等于-1）：
?DL4?DL?4???2?Dkro??1?m??SoL?Soi2?DL??m?wkor?So?Sw?Sgro????4?DL2?DL??Sw?Swro?4?DL2?DL?（16） ??（13）Blunt（1999）提出了一个三相油相相对渗透率的模型，它是基于饱和度加权插值，使用流动饱和度作为两相渗透率函数的参数。该模型说明了油圈
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闭和薄膜驱替效应。最后，三相油相相对渗透率：
kro??S?S???ow?Swc?aokro?w??Sofb??bokrg?w??Sofb???Sg?Sgr?aokob?Sofb??bokrg?o??Sofb????Sw?Swc???Sg?Sgr??????kol?Sol???Soaokro?w??Shf??bokrg?w??Shf?So?Sg?? （17）
?，?，ao,bo是考虑组分一致性时的界面张力和流体密度的函数，也就是由
于压力和组分的变化而引起的流体性质的变化。
3. 课题的主要研究内容及拟解决的关键性问题
3.1 研究内容
1.制定油气水三相相对渗透率测量的实验方案。国内外主要包含了：赫斯勒毛细管压力法，非稳态法，CT扫描技术测量饱和度的稳态法，X射线吸收技术测量饱和度的稳态法，分别采用电阻率和物质平衡法测量水相和油气相饱和度的稳态法。结合各种测量技术的优点，编制一套现实可行的测量三相相对渗透率的实验方案。
2．实验室内研究油水两相，气水两相渗流的相对渗透率曲线。 3．开展气驱油非混相驱替实验，研究油气两相的相对渗透率曲线。 4．实验室内研究油气水三相渗流的相对渗透率曲线，通过实验研究影响油藏三相相对渗透率的因素，包括：渗透率的影响；渗流速度的影响；温度的影响；油水界面张力对相对渗透率的影响；以及岩石润湿性对三相相对渗透率的影响。
5．包含三相流动的大部分油藏工程计算程序是基于经验模型的预测值，这些模型试图从更容易取得的两相油水，油气和气水的相对渗透率的测量值去评价三相相对渗透率。因此我们要针对不同的实验数据，比较不同的经验模型，选择更能较好预测三相相对渗透率的经验模型，运用到油藏的数值模拟中。
3.2 拟解决的关键性问题
（1）气驱油非混相驱替的微观机理进行描述，分析比较气驱和水驱两种开发模式各自的规律和特点，作出适应性分析。
（2）稳态驱替室内研究油气水三相的渗流特征，研究渗透率、温度、润湿
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性、界面张力、饱和历史对相对渗透率的影响。
（3）在石油和天然气工业方面提出主要的三相相对渗透率的经验模型。 （4）针对不同的实验数据集合，进行比较三相相对渗透率的经验模型，探索出预测性更好的经验模型。
4. 课题的研究方法及技术路线
（1）对国内外有关油气水三相的渗流机理、油气水三相相对渗透率的测量、相对渗透率曲线的特征、影响因素、经验模型的文献进行调研和阅读。
（2）采用稳态法实验研究油水两相、油气两相、气水两相的相对渗透率曲线。稳态法测定油水相对渗透率的理论依据是达西渗流理论，在总流量不变的条件下，将油和水按一定流量比例同时恒速注入岩样,待压差稳定后测定相对渗透率和饱和度,重复测试若干组饱和度和油水相对渗透率获得相对渗透率的方法。用称重法或物质平衡法计算岩样的含水饱和度。气液两相的测定方法类似于油水两相。
（3）总结不同驱替模式下的水驱与气驱的实验结果，比较不同实验条件下水驱与气驱的效果。
（4）拟采用稳态法驱替实验求取三相渗流的相对渗透率，观察稳态法下求得的相对渗透率曲线特征。并在实验过程中，通过改变实验温度观察温度对相对渗透率的影响；通过改变驱替速度观察驱替速度对相对渗透率曲线的影响；通过改变润湿性观察润湿性对相对渗透率曲线的影响；通过加入表面活性剂改变三相界面张力观察毛管力对三相渗流相对渗透率的影响。
（5）开展不同渗透率岩心在不同驱替条件下的三相实验研究，总结不同驱替模式下的实验结果，对不同渗透率和不同实验条件下的效果进行分析比较，对现场方案的优选比较做出理论上的指导。
（6）将两相实验数据代入经验模型预测三相相对渗透率数值，针对不同条件下的实验数据集合，应用不同的经验模型比较实验值和预测值，探索出预测性更好的经验模型，指导油藏数值模拟计算。
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