渗流力学复习汇总.doc

1、油井采出液体中水所占的体积百分数称为含水率。在多孔介质中渗流的流体的密度、流动速度或流体压力不随时间变化的渗流状态称为稳定流动,又称为定常流动, p/t =0。0.非均匀介质：介质的某种性质与其在介质内部的位置不同而不同，这种多孔介质称为非均匀介质。这种多孔介质由各种颗粒组成，介质的性质是空间坐标的函数，即介质的性质处处不同,1.渗流力学是研究流体在多孔介质中的运动形态和运动规律的科学。2.多孔介质含有大量任意分布的彼此连通且形状各异、大小不一的孔隙的固体介质。3.渗流流体通过多孔介质的流动。5连续流体-把流体中的质点抽象为一个很小体积中包含着很多分子的集合体，质点中流体的性质与周围质点中的流

2、体性质成连续函数关系。6连续多孔介质-把多孔介质中的质点抽象为一个很小体积单元，该体积单元的介质性质与周围体积单元中的介质性质成连续函数关系。7连续介质场-理想的连续多孔介质及其所包含的连续流体的整体系统。8油、气、水之所以能在岩石孔隙中渗流是由于各种力作用的结果。 主要有：1. 重力；2. 惯性力3. 粘滞力4 . 弹性力5. 毛管力9流体压力的表示式：pz =10-3g z0.01 z10当渗流由一种流体驱替另一种流体时，在两相界面上会产生压力跳跃，它的大小取决于分界面的弯曲率（曲度），这个压力的跳跃就称为毛管压力，用pc表示。11折算压力：假想油藏为静止状态，油藏内任意一点的实测压力与该

3、点相对于选定海拔平面的液柱压力之和。p=p0+0.01z 例:某油田一口位于含油区的探井,实测油层中部原始地层压力为9.0mpa,油层中部海拔为-1000m；位于含水区的一口探井实测油层中部原始地层压力为11.7mpa。油层中部海拔为-1300m。原油密度为0.85，地层水密度为1，求该油田油水界面海拔。12油藏的（天然）能量主要有：边水的压能，岩石和液体的弹性能，气顶中压缩气体的弹性能，原油中溶解气体的弹性能和原油本身的重力。驱动类型：1.重力水压驱动；2.弹性驱动；3.气压驱动；4.溶解气驱；5.重力驱动。13达西定律变形14渗流为非线性渗流时渗流速度的表示式：1指数式：c与岩石性质有关的

4、系数。n 渗流指数，=10.5，n=1,与满足线性渗流定律。2二项式：a、b为与岩石及流体性质有关的系数15质量守恒定律：在地层中任取一微小的单元体，在单元体内若没有源和汇存在，则包含在微元体封闭表面内的液体质量变化应等于同一时间间隔内液体的流入质量与流出质量之差。单相渗流的连续性方程：（三维）16.单相不可压缩液体稳定渗流数学模型：17弹性多孔介质单相微可压缩液体不稳定渗流数学模型：18稳定渗流:在渗流过程中 ，如果压力、渗流速度等运动要素不随时间变化。任一时刻，通过任一过流断面的质量流量恒定且相等。19“点源” ：向四周发散流线的点。“点汇”：汇集流线的点。20平面径向流：1、压力分布：或

5、2产量公式：单位：k-m2；hcm；pe、pw10-1mpa；mpa.s;re、rwcm；qcm3/s321渗透率突变地层中的平面径向流：（1）对于外圆环来说可以把r1看做是rw；对于内圆环来说可以把r1看做是re（2）稳定渗流，各圆柱面上的流量q相等。 产量 推出 压力分布：时时22稳定试井：就是通过人为地改变油井的工作制度，在稳定情况下，测量出各个工作制度下的压力及产量等资料，分析油井的生产能力，确定油井的合理工作制度，反求地层的有关参数23它等于消耗单位压差所采出的流量。某井稳定试井结果如下：q(t/d) 60 50.6 10.3 35.5p 25 20.5 15.5 12.5已知，油层

6、厚度：15m，地下原油密度9mpa s。地面原油密度0.35，原油体积系数1.2，油井供油面积0.3km，油井折算面积10cm。求油层渗透率24井间干扰的实值就是 压降叠加原理 “多井同时工作时，地层中任一点的压降应等于各井单独工作时在该点所造成的压降的代数和”。25汇源反映法：对于直线供给边缘以镜像等产量“异号像井”的作用来代替直线供给边缘的作用的解题方法。直线供给边缘附近一口井产量公式：26汇点反映法：以等产量，对称“同号镜像井”的作用代替断层作用的解题方法直线断层附近一口井产量公式27的转化：，28平面径向渗流的势函数：平面径向渗流的流函数： 29在依靠弹性能开采时，地层内压力波的传播过

7、程可分为两个阶段：压力波传到边界之前称为压力波传播的第一阶段；传到边界之后称为压力波传播的第二阶段。30拟稳定流：油井以定产量生产，当压力波传波到封闭边缘以后，供给边缘压力下降速度与井底及地层内各点的压力下降速度相等，且为一常数的一种流动状态。31无限大地层弹性不稳定渗流数学模型典型解 ：当时，可以只保留级数的前两项，使用近似解：。对于求井底压力可直接应用公式：32关井压力恢复关系式： 压力恢复试井的简化公式（166页） ：33压力函数：34二项式特征曲线：；指数式特征曲线： （也可以用课本191页的）35求二项式绝对无阻流量qab：；. 求指数式绝对无阻流量：36二项式与指数式的应用37活塞

8、式水驱油:就是假定水驱油过程中存在一个明显的油水分界面，前油后水，中间不存在油水过渡（或混相）区油水分界面象活塞端面一样向前移动。考虑油水粘度差别的单向渗流，产量公式：考虑油水粘度差别的平面径向流，产量公式：38非活塞式水驱油：实际水驱油过程，不存在明显的油水分界面，而是一个“两相区”；同时水区有残余油，油区有束缚水。39形成两相区的原因：主要是油水粘度差的影响，此外，还有毛细管力的影响；重率差的影响等。具体讲，由于油和水的粘度差别一般较大，在外来压差的作用下，大孔道断面大，阻力小，水先进入，同时水的粘度远比油的小，故使得大孔道的阻力会愈来愈小，则在大孔道中的水窜就会愈来愈快，从而形成严重的指

9、进现象。40任一过水断面上，水流量与总流量之比称为该过水断面上的含水率。含油率：41等饱和度面移动方程: 42油水前缘含水饱和度方程：注：必须会在下图中读出油水前缘含水饱和度，和平均含水饱和度43溶解气驱：当井底压力或平均地层压力低于饱和压力时，油流入井主要是依靠地下油分离出的天然气的弹性作用的一种开采方式。44溶解气驱方式下，油藏生产动态征分为三个阶段：第一阶段：地层压力下降平缓，油气比先略降后略升，采油指数下降平缓。第二阶段：地层平均压力迅速下降，油气比急剧上升，采油指数下降平缓。第三阶段：地层压力平缓下降，油气比急剧下降，采油指数缓慢下降。各阶段原因分析：第一阶段，地层压力刚开始低于饱和

10、压力，从原油中分离出的气量很少，自由气饱和度低于气体能够流动的平衡饱和度，气相渗透率为零。第二阶段，随着地层压力的下降，从原油中分离出来的气量增多，自由气开始流动，由于气体粘度小，阻力小，流动容易，因而气体将比原油超前流人井底，使油气比上升。第三阶段，已达到开发末期，地层中的气量已大部分流出，因而油气比突然下降，能够释放的弹性能相对减小，地层压力下降速度降低45原始溶解油气比（rsi）单位体积（重量）的地面标准状态下的原油在原始地层压力下，所溶解的天然气在标准状态下的体积。 生产油气比（r）油井生产时，在地面标准状态下，每采出1吨（m3）原油时，伴随采出的天然气量。 46.三种基本流动形态：直

11、线渗流，平面径向流，球面向心流。47.五种驱动类型：重力水压驱动，弹性驱动，气压驱动，溶解气驱动，重力驱动。48.重力水压驱动主要依靠与外界连通的水头产生的压力或人工注水的压能作为驱油动力；弹性驱动主要依靠岩石及液体的弹性能作为驱油动力；气压驱动是指油藏内具有气顶，而且主要依靠气顶中压缩气的弹性膨胀来驱油；溶解气驱动：地层压力、低于地层饱和压力后，原来溶解在原油中的溶解气就会从原油中分离出来，这时主要依靠这种不断分离出来的溶解气的弹性作用驱动油流入井中；重力驱动：原油依靠其自身重力作用流向井底。49.非线性渗流产生原因：孔道弯曲，渗流速度较高，产生的惯性力大到与粘滞阻力相比不可忽略的地步。50

12、.单相不可压缩流体稳定渗流的适用条件：单向均质流体，符合线性运动规律，不考虑多孔介质液体的压缩性，稳定渗流，渗流过程是等温的。51弹性多空介质单相微可压缩流体稳定液体不稳定渗流适用条件：为单相微可压缩液体，液体符合线性渗流规律，地层岩石和流体认为微可压缩，弹性布稳定渗流，渗流过程是等温的。52.不完善井与完善井的异同点：不完善井流线弯曲并集中，渗流截面积减小；井底附近不再是平面径向流，而是一种空间流动，井底附近区域渗流阻力变化；油井生产能力变化。53减轻舌进现象：在行列注水开发的井网中，注水井与生产井的位置应当互相交错开。54.减小死油区：改变相邻两口井的产量比值可以改变平衡点位置，从而缩小死

13、油区，提高采油率。55.油井的不稳定试井基本原理：不稳定试井分析方法是油田开发过程中研究储层静态和动态的一种方法，它是利用油井以某一产量生产（或在生产一段时间后关井）而实测的井底压力随时间的变化资料，可用来推算地层压力或反求地层参数。56.应用不稳定试井可以解决的问题：确定井底附近或两井之间的底层参数；推算目前地层压力；判断油井完善程度及估算油井增产措施的效果；发现油层中可能存在的各类边界；估算泄油区内的原油储量。57.绝对无阻流量：是评价气井生产能力的重要指标，它表示井底在完全敞开的情况下地层能产出的气量，定义和为井底压力等于一个绝对大气压时所获得的气井产量。58.稳定试井可以用来：确定合理

14、的工作制度、确定油井的生产能力、判断增产措施的效果、反求地层参数。59.两相区含水饱和度分布特点：（1）在两相区前缘处，含水饱和度曲线突然降落，含水饱和度曲线的这种变化称为“跃变”（2）随着水进一步渗入油区，两相区逐步扩大，两相区任一过流断面上含水饱和度逐渐增加（3）两相区前缘含水饱和度不随时间变化，基本保持为定值（4）对同一岩层，油水粘度比越大，油水前缘含水饱和度越小，在进入油区的累积水量一定得条件下，油水粘度比越大形成两相区的范围越大。60一源一汇的水动力学场图（渗流场图）特点：它的等压线是圆心在x轴上移动的一簇圆，流线是圆心在y轴上移动的一簇圆，y轴式等压线，x轴式流线，整个水动力场关于

15、y轴对称。61.等产量两汇的渗流场图特点：y轴具有分流性质，它将其两侧的流线分开，液流不会穿越分流线而流动，通常将具有这种性质的流线称为分流线（中流线）62井的不完善类型：打开程度不完善，打开程度不完善，双重不完善和特殊不完善四种，可以用折算半径rrw和表皮因子s，rrw=rw*e-s63压力叠加是指：多井同时工作时，地层中任一点的压降等于各井单独工作时产生压降的代数和，主要用来解决井间干扰问题64低速非达西渗流的特点：流动阻力由粘滞阻力和惯性阻力组成，惯性力不可忽略，压差与流量成非线性关系，为非线性渗流65渗流的定解条件的初始条件：内边界条件，外边界条件66等值渗流阻力法是指利用水电相似原理

16、，以电路图来描述渗流过程，然后按照电路定律来求解，多用来解决多井排渗流的计算问题67实测压力恢复曲线和理论去先产生偏差的原因：“续流”的影响，油井完善性的影响，边界的影响68综合微分方程=0的使用条件：1. 单项均值液体2.不考虑多孔介质和液体的压缩性3.符合线性运动规律4.稳定渗流5.渗流过程是等温的69使用条件：1. 为单相不可压缩液体2.液体渗流符合线性渗流规律3.地层岩石和流体认为是微可压缩的4.弹性不稳定渗流5.渗流过程是等温的70等值参数模型：即平均值参数模型。用算术平均或加权平均的方法来确定油藏的平均渗透率。现在多用概率统计的方法确定。71等价参数模型：就是利用实物与模型等价的方

17、法来确定地层渗透率。如粒间孔隙结构采用等直径毛管束的理想结构模型求得渗透率值。72达西定律的适用条件:流体为牛顿流体.:渗流速度必须在适当的范围内(即流体为层流流动).:流体不与岩石发生任何物理化学反应.:岩石被某一相流体饱和.73流体低速条件下的渗流规律流体在低速时为一条不通过原点的直线,产生这一现象的原因主要是: 原油中的表面活性物质在渗流过程中会吸附在岩石表面,导致岩层的渗流率降低,即流体必须克服因吸附层产生的附加阻力(亦为附加压力梯度)才能流动. 岩层中的粘土成分吸引水分子形成水化膜,即流体在流动时必须附加一个压力梯度来破坏水化膜,这样才能使流体开始流动.74滑脱现象：气体渗流时，岩石

18、孔道壁处速度不为零，岩芯渗透率随平均压力降低而增加的现象。75渗流过程中的力学：1.流体的重力。2.流体的惯性力3.流体的粘滞力4、岩石及流体的弹性力5.毛管力6.边水压力: 动力76油气渗流数学模型：用数学语言综合表达油气渗流过程中全部力学现象和物理化学现象的内在联系和运动规律的方程式（或方程组）。77建立数学模型的步骤 1、确定建立模型的目的和要求2、研究各物理量的条件和情况3、确定未知量和其它物理量之间的关系4、写出数学模型所需的综合微分方程5、根据量纲分析原则检查所建立的数学模型量纲是否一致6、确定数学模型的适定性：解的存在、唯一性、稳定性7、给出问题的边界条件和初始条件78表皮效应：

19、油井的不完善性可以减小或增大油井生产能力的效应，称为“表皮效应”。79边界效应：实际油气田中，在生产井和注水井的附近，往往存在着各种边界，这些边界的存在对渗流场中的等势线分布、流线分布和井的产量都会产生影响。称这种影响为“边界效应”。80弹性驱动时，渗流的基本特征：由于液体及岩石具有弹性，因此，井底压力的变化在地层中的传播是非瞬时完成的81试井的用途估算测试井的完井效率、井底污染情况；分析增产措施的效果；确定井底附近或两井之间的地层参数；推算地层压力（如：原始地层压力、目前地层压力）；探测测试井附近的油（气）层边界和井间连通情况；估算测试井的控制储量。82等产量两汇会产生什么现象，为什么？83

20、平面径向流流量公式，提高单井产量的途径途径：1、增大生产压差，如：增大注入压力、降低生产井流压2、酸化、压力等增产改稿措施，提高渗透率3、火烧油层、蒸汽吞吐、加入降黏剂等，降低原油黏度84与p的关系平面上一点的势=q2lnr +c空间一点汇 =-q4+c空间一点源=q4+c86.q(t/d)与q(cm3/s)的换算b,流体体积系数，地面原油密度qtd*b*106*86400=q(cm3)85.水动力学场图：有等压线河流线组成的图形。绘制的规则：1.任意两条相邻的等压线之间的压差必须相等2.任意两条流线之间的流量必须相等87单相液体稳定渗流q(cm3/s),p(105pa),k(地层渗透率：m2

21、),h(油层厚度，cm),re,rw(供给半径，油井半径，cm)，（原油粘度，mpa*s）1）、单相流流量计算公式p=pe-pe-pwl*x：q=bkhpe-pwl 其中lbkh 是从供给边缘到排液道的渗流阻力，等压线方程x=常数，流线y=常数2）、平面径向流：p=pe-pe- pwlnrerwlnrrw 或将第一个pe换成pw后面反号。产量公式 q=2khpe-pwlnrerw 压力梯度和渗流速度dpdr=pe-pwlnrwre 1r v=k dpdr=k pe-pwlnrerw 四、计算及推导题(1小题 5 分，26小题 各10 分，共 55 分)1圆形定压边界均质等厚地层中心一口井以定产

22、量q生产，流体渗流服从达西线性渗流定律，地层及流体具有弹性，井径为，地层半径为，地层导压系数为，油层厚度为，渗透率为，原油粘度为，地层原始压力和供给边界压力同为，井底流压为，试写出压力波传播第二阶段弹性不稳定渗流的数学模型（包括渗流微分方程和定解条件）：解：根据题意可写出渗流微分方程及定解条件如下：（），初始条件（），内边界条件（），外边界条件评分标准：渗流微分方程2分，每个条件各1分2刚性水压驱动油藏，地层厚度，渗透率，地下原油粘度，原油体积系数，地面原油重率，油藏中某井供油面积，油井折算半径，供油面积内地层静压，问当油井以的产量生产时，油井井底压力为多少？解：根据平面径向流稳定渗流产量公式可得：式中各参数：代入公式可得： 评分标准：产量公式2分，井底压力公式2分，求出产量和供给半径各2分，求出井底压力结果2分3均质等厚地层直线供给边缘附近一排生产井等产量生产，供给边缘压力，井径，井数，且、均已知，单井产量为，求井底压力。解：根据等值渗流阻力法画电路图外阻：内阻：井排总产量为由上式可得：评分标准：画电路图2分，每个公式各2分4混合直角断层如图所示，一