液阻效应

油中气泡或者水中的油滴由于界面张力而力图保持成球形

液阻效应又称气阻效应或贾敏效应(Jamin’s effect)。呈分散状态的非湿相流体(如气泡或液滴)与湿相流体在毛细孔道中流动，当气泡或液滴流动到毛细孔道窄口处时便遇阻。如欲通过窄口则需克服液滴或气泡变形后，使两端界面的曲率不同而产生的附加毛细管压力差，从而导致阻力增加。这种现象于1860年为贾敏所发现，故称贾敏效应。贾敏效应的大小与孔喉结构、润湿角及界面张力有关。

基本介绍

液阻效应是一种阻力效应，是指油中气泡或者水中的油滴由于界面张力而力图保持成球形。当这些气泡或者油滴通过细小的孔隙喉道时，必须拉长并改变自己的形状，这种变形将消耗一部分能量，从而减缓了运动，增加了额外的阻力即称液阻效应。

液滴运移到在孔隙储层中的狭小喉处时，会发生变性，它的前端的曲率半径会变小，它的前端的曲率半径变得小于后端的曲率。液滴前后端曲率半径的差别，使液滴两端的毛细管压力出现不平衡(图1)，这个压差可用下式表示：

式中——液滴变性后因前后端曲率不同造成的压差；

——液滴后端呈现的压力；

——液滴前端呈现的压力；

——油水界面张力；

——液滴前端曲率半径；

——液滴后端曲率半径。

这时液滴要通过这个孔喉，就必须克服前后端压差。液滴通过储层小的孔喉因其变形使它的前后端曲率出现差别，因此而产生的阻滞流体流动的作用称为贾敏效应或水锁效应。储层中无数的小的毛细管孔喉合成会造成很大的流动阻力，表现为油的相对渗透率大幅度降低。

毛细管效应和贾敏效应都与孔喉半径、油水界面张力和油-水-岩石表面体系中油水两相的润湿接触角密切相关，这就表明了储层岩石表面的润湿特性及其变化对保护油气层和防止储层伤害的重要性。

液阻效应的影响

在两相渗流过程中，若一相以液滴分散在另一相中运动时，当液滴受到压力后变形或当液滴在变直径孔道中运动都会产生附加毛细管阻力。这种现象即称为贾敏效应(水锁现象)(图2)。

孙卫、曲志浩等对安塞油田长6储层所作的大量实验观察表明，在油驱水过程中，产生的贾敏效应很弱。在水驱油过程中，特别是当孔隙介质中含油饱和度较低时，连续油柱往往发生卡断，产生大量油珠，此时贾敏效应即成为孔隙介质中不可忽略的渗流阻力，大大增大了水驱油压力。

贾敏效应与岩石渗透率有明显关系，渗透率越低，水驱油和油驱水入口压力比越大，贾敏效应越突出。

在低渗透油田注水开发过程中，随着油井含水上升，含油饱和度逐渐降低，大量分散油珠产生的贾敏效应会给水驱油造成很大阻力。由于启动压力梯度的存在，低渗透油田注水压力本来就高，水驱油速度十分缓慢，再加上附加的毛细管阻力，油井产量将会更低。贾敏效应的存在不但阻止了部分油滴的运移，而且又“锁死”了已形成的水驱油通道，这也是造成注水井压力升高、注水效果不佳以及产量下降的主要原因之一。因此，消除或降低贾敏效应对低渗透油田开发的影响，是二次采油研究应当考虑的问题。

此外，如果原始地层压力与原油饱和压力差值小，随地层压力下降，溶解气会从原油中解析出来，成块、成团分布的气相会形成“气锁”伤害，进一步降低油相渗透率。

通过水驱油试验，也发现油滴在运动过程中经过细小喉道时会发生卡断现象，即在一定压差下，大油滴经过细小喉道会分散成小油滴，这些小油滴运动到大孔道时，由于流速减小，又可能聚集成大油滴。这种情况的发生主要是因为孔喉半径的变化引起毛管阻力的急剧变化所致。

克服液阻效应

通过大量IPN凝胶作用于多孔介质中的物理模拟实验证明，IPN凝胶颗粒注入后，首先在大孔道中流动，后续的注入水不能进入被IPN凝胶占据的孔隙空间，注入水被迫改向流入前期未被波及的孔道。随着注入水的继续进行，水流携带部分IPN凝胶向前运移，这种运移的凝胶在遇到较小的孔道时再次停留，继续改变水流方向，从而进一步改善注入水的波及效率。

对实验结果进一步分析归纳得出IPN凝胶调驱的主要作用机理有如下几种：注入过程中优先进入高渗透层，提高低渗透层的吸水能力；选择性进入大孔道，使深部液流转向；克服贾敏效应，排出油包气锁住的油；利用黏弹性运动驱油等。

油田采油过程中总有一些天然气伴随着油产出，这些气在地层条件下多以气顶气、溶解气和油包气的形式存在。实验中饱和模拟地层水实际是一个水驱气的过程，此过程后总有少量气体没被水驱走，而在后续驱替过程中形成油包气。油包气可以锁定大小孔喉的油，但同时在一定条件下也可以协助驱油。这是因为气体具有可变形性和可压缩性，气泡在运移时的体积是随着周围的压力变化而变化的。在高压下，气泡缩小，被挤入孔喉内，而孔隙中的压力稍低于外面流体驱替的压力，因此气泡在孔隙中体积膨胀，严严实实地堵在孔喉里面，封锁住孔隙中的油，形成油包气锁油。IPN凝胶颗粒驱替时，驱替压力较高，IPN凝胶颗粒自身体积较大，不易进入门槛压力较高的小孔道，但IPN凝胶颗粒可以通过驱替周围的水，利用低黏度的水去突破气锁孔隙中的油。孔隙中的油被逐渐排出后，内部压力降低，气泡体积进一步膨胀。同时，气泡膨胀的过程也迫使孔隙中的油流出孔喉，直到气泡占据整个孔隙体积，将油完全排出。

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