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渗吸

/imbibition/
条目作者李爱芬

李爱芬

最后更新 2024-07-03
浏览 177
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润湿相流体依靠毛管压力作用自发进入岩石孔隙,将其中的非润湿相流体驱出的过程。

英文名称
imbibition
所属学科
力学

它是毛管压力作用下一种自然现象,一般认为渗吸分为逆向渗吸和顺向渗吸两种。

当润湿相吸入的方向和非润湿相排出的方向相反时,这个过程就叫作逆向渗吸(图1)。一般在毛管压力作用远大于浮力作用时,发生逆向渗吸。

图1 亲水岩心逆向渗吸示意图图1 亲水岩心逆向渗吸示意图  

如图1所示,细毛管的毛管压力远大于粗毛管的毛管压力,在此毛管压力差值的作用下,润湿相流体从小孔道吸入,非湿相流体从大孔道排出。

假设孔喉是圆形的毛管,渗吸过程中的驱动力为小毛管与大毛管毛管压力的差值:

      (1)

式中为油、水界面张力;为接触角;为小孔道半径;为大孔道半径;为毛管力的差值;分别为细毛管、粗毛管的毛管压力。

根据毛管流量公式:,吸渗过程中油、水需要克服的总流动阻力为:

       (2)

式中分别为水、油的黏度;分别为水、油在岩石孔隙中的流经长度;为总流动阻力;为毛管流量。

吸渗开始,油水总流动阻力很小,水吸入的速度或油排出的速度比较快;但随着水进入岩石孔隙距离的增加,需要克服水、油流动造成的阻力也增加,因此,吸渗速度会逐渐减小。

润湿相吸入的方向和非润湿相排出的方向相同的渗吸过程(图2)。

一般裂缝性亲水中高渗地层中渗吸中后期,在浮力、毛管压力的作用下,水自低部位吸入岩心,而油从高部位流出,即发生顺向渗吸。

图2 顺向渗吸示意图图2 顺向渗吸示意图

一般饱和油的岩心放入水中,由于大小不同的孔隙中毛管压力差异较大,开始首先发生逆向渗吸,但渗吸速度会逐渐降低,之后浮力作用逐渐成为主导因素,顺向渗吸逐渐占据主导地位。

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