第六章油水两相.ppt

第七章油水两相渗流理论 在前六章我们已经介绍了单相液体和单相气体的稳定和不稳定渗流理论 但在实际油田中 由于油水性质存在差别 尤其是油水黏度的差别往往很大 因此 对于注水开发的绝大多油田 必须研究考虑油水性质差别的渗流规律 即油水两相渗流理论 4 含水率公式推导 定义含水率fw为采出液中水相所占的分量 即 根据达西直线渗流定律 在考虑重力和毛管力时 1 2 4 含水率公式推导 1 2 两式联立可得 同时考虑重力和毛管力作用时 考虑重力但不考虑毛管力时 考虑毛管力不考虑重力时 不考虑毛管力不考虑重力时 两相区中含水率与含水饱和度关系曲线 不考虑毛管力不考虑重力时 4 含水率公式推导 1 单向渗流 活塞式水驱油假设 水驱油过程中地层含水区和含油区之间存在着一个明显的油水分界面 该油水分界面垂直于液流流线向井排处移动 水渗入含油区后将孔隙中的油全部驱走 即油水分界面像活塞一样向井排移动 当它到达井排处时井排就见水 活塞式水驱油示意图 单向流 供给边缘 排液道 渗流阻力 水区渗流阻力 油区渗流阻力 油水粘度不相等时 Rt Q f ro 活塞式水驱油为不稳定渗流 第三节非活塞式水驱油 油水两相渗流理论分为 活塞式水驱油理论 即认为水驱油时油水接触面始终垂直于流线 并均匀地向生产井排推进 油水接触面一直都于排液边平行 水进入油区后将孔隙中可以流动的油全部驱出 很显然这时油藏内存在两个区 一个含油区 一个含水区 总的渗流阻力有两个 其计算方法前面已述 活塞式驱油 非活塞式水驱油理论 水进入油区后不能将孔隙中的油全部置换 而是出现一个油水同时混合流动的两相渗流区 该种驱油方式称为非活塞式水驱油 在非活塞式水驱油时 从供给边界到生产井排之间可以分为三个区 即纯水流区 纯油流区 油水混合流动区 非活塞式驱油 油水两相渗流区域形成的原因 毛管压力的影响 当岩石表面亲油时 水先进入大孔道当岩石表面亲水时 水先进入小孔道但实际油田中 由于动润湿滞后的原因 毛管力往往表现为水驱油的阻力 即大孔道中毛管阻力小 小孔道中毛管阻力大 而组成层的毛管总是大小不一的 所以导致各种大小不同的毛管孔道中油水接触面向前推进的速度不等 重率差的影响当油层厚度较大时 因油水密度差异而形成上油下水的两相流动区 黏度差的影响水驱油时 水往往光进入大孔道 而因 所以大孔道中的流动阻力会越来越小 即大孔道中的水窜会越来越快 从而造成严重的指进现象 粘度差越大 油层的非均质性越严重 则非活塞现象亦越严重 2 等饱和度移动方程 1 单向渗流设有一六面体 三条边长分别为dx dy dz 流体流动只发生在x方向上 又设 v 油水两相的总渗流速度 在M点处水相的渗流速度为 Q 两相区中的油水总流量 不随时间改变 M点处的总渗流速度vM点处水相渗流速度 dt时间内流入流出六面体水相体积之差为 又 t时刻微单元中水相体积为 t dt时刻微单元中水相的体积为 在dt时间内 六面体内水相体积变化值为 设六面体内t时刻的含水饱和度为Sw 根据质量守恒定律有 所讨论的问题为等饱和度面移动规律 即在饱和度为定值的平面上有 全微分 该式即为等饱和度面移动方程 亦称B L方程 dx dt表示等饱和度面的向前推进的速度 若对两边积分 则有 式中 原始油水界面位置 某一等饱和度面t时刻到达的位置 从两相区的形成到t时刻采出的油水总量 通过以上公式即可求出各等饱和度平面在t时刻所到达的位置 因不同下 值不同 故各等饱和度点在t时刻所到达的位置亦不同 如上图所示 但沿x方向出现双值 这主要是因为的多值性造成的 这显然不符合实际意义 根据物质平衡法即可确定油水前缘饱和度所处的位置 3 确定前缘含水饱和度及前缘位置设从两相区形成开始 生产井排 或注水井排 的生产时间为t 则在0 t时间内两相区内含水量的增加应该等于该区域含水饱和度的增量 0 t时间内两相区内含水量的增加 0 t时间内两相区内含水饱和度的增量 式中 t时刻两相区内任一点x处的含水饱和度 两相区前缘位置 t时刻两相区中任一微小单元内含水量的增加 根据质量守恒原理有 两边同时微分得 将dx代入上式得 化简得 式中 Swo xo处的含水饱和度 上式即为关于的一个隐函数关系式 求解该方程可借助计算机用迭代法 也可用图解法 即过点作曲线的切线 切点所对应的饱和度即为前缘饱和度 而 前缘含水饱和度 Xf的计算 4 两相区内平均含水饱和度的确定 根据物质平衡原理有 同样该式亦为一关于的隐式表达式 用图解法来求解 过点作曲线的切线 将切线延长至与相交 其交点所对应的饱和度即为平均含水饱和度 平均含水饱和度 5 油井无水产油量和油井见水时间的确定 当时 即前缘到达生产井排时 生产井排的总产油量 而此时的生产时间t 即为油井见水时间 式中 Le 生产井排坐标位置 若生产井排以定产量生产 则有 无水产油量 油井见水时间 6 油井见水后两相区中含水饱和度的计算 油井见水后 整个注水井排和生产井排均为两相区 实验证明油井见水后