渗流力学绪论石油工程

1、绪绪 论论油气层渗流力学主要内容主要内容有关油气层渗流力学的概念渗流：流体通过多孔介质的流动。渗流：流体通过多孔介质的流动。多孔介质：含有大量任意分布的彼此连通且形多孔介质：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状各异、大小不一的孔隙的固体介 质。质。渗流力学：研究流体在多孔介质中渗流的形态渗流力学：研究流体在多孔介质中渗流的形态 和规律的科学。其研究的对象是流和规律的科学。其研究的对象是流 体和多孔介质。体和多孔介质。全直径岩心全直径岩心X-CTX-CT二维扫描二维扫描002002号切片，可见号切片，可见大孔洞与裂缝连通大孔洞与裂缝连通有关油气层渗流力学的概念 渗流力

2、学与管流、明渠流动、大气流动相渗流力学与管流、明渠流动、大气流动相比较都是都是流体的流动，但流动的环境、流比较都是都是流体的流动，但流动的环境、流动的条件有很大差异。动的条件有很大差异。表面物理表面物理物理化学物理化学固体力学固体力学多孔介质理论多孔介质理论流体力学流体力学渗流力学渗流力学有关油气层渗流力学的概念渗流分类渗流分类生物渗流生物渗流(人体人体,动植物动植物)工程渗流工程渗流(冶金冶金,化工化工)地下渗流地下渗流(石油石油,天然气天然气,地下水地下水) 油气层渗流力学：研究流体在油气层中渗流的油气层渗流力学：研究流体在油气层中渗流的形态和规律的科学。属于地下渗流的一部分。形态和规律的

3、科学。属于地下渗流的一部分。油气层渗流力学的发展概况发展过程发展过程 油气层渗流力学随着石油工业的发展而日油气层渗流力学随着石油工业的发展而日益发展成为一门富有生机的独立学科。益发展成为一门富有生机的独立学科。 早在早在18561856年法国的水利工程师达西用水透年法国的水利工程师达西用水透过砂层的实验，揭示了渗流的基本规律过砂层的实验，揭示了渗流的基本规律达西达西定律。从上世纪二十年代起，定律。从上世纪二十年代起，随着石油与天然随着石油与天然气工业的发展，石油与天然气工业的渗流理论气工业的发展，石油与天然气工业的渗流理论逐渐形成。逐渐形成。油气层渗流力学的发展概况19231923年，列宾宗首

4、先提出气体在多孔介质中年，列宾宗首先提出气体在多孔介质中的渗流理论；的渗流理论； 1937 1937年，马斯凯特发表了关于均质流体渗年，马斯凯特发表了关于均质流体渗流的重要著作；流的重要著作； 30 30年代初，人们研究了液体弹性及岩石压年代初，人们研究了液体弹性及岩石压缩性对渗流的影响。到缩性对渗流的影响。到19481948年，谢尔加乔夫发年，谢尔加乔夫发表了弹性液体在弹性多孔介质中的渗流理论；表了弹性液体在弹性多孔介质中的渗流理论； 1936 1936年，在研究相渗透率的基础上，初步年，在研究相渗透率的基础上，初步建立了混气液体的渗流理论；建立了混气液体的渗流理论；油气层渗流力学的发展概况

5、 1942 1942年，贝克莱年，贝克莱列维尔特发表了关于水列维尔特发表了关于水驱油的重要文章，阐明了水驱油的非活塞性；驱油的重要文章，阐明了水驱油的非活塞性；6060年代初，巴林布拉特提出了裂缝渗流的新年代初，巴林布拉特提出了裂缝渗流的新概念和求解裂缝渗流规律的途径。概念和求解裂缝渗流规律的途径。 近几十年来，由于计算机的广泛应用，开近几十年来，由于计算机的广泛应用，开始探索提高采收率的新方法，以及裂缝性灰岩始探索提高采收率的新方法，以及裂缝性灰岩油气层的不断发现，使渗流力学的研究进入了油气层的不断发现，使渗流力学的研究进入了新的发展阶段。新的发展阶段。油气层渗流力学的发展概况近年来渗流力学

6、的发展近年来渗流力学的发展 物理化学渗流物理化学渗流: :指在渗流过程中伴随着复杂的物指在渗流过程中伴随着复杂的物理变化和化学变化过程理变化和化学变化过程( (如如: :对流对流, ,扩散扩散, ,弥散弥散, ,吸附吸附, ,解解吸吸, ,浓缩浓缩, ,分离分离, ,互溶互溶, ,相变相变, ,多组分多组分, ,乳化乳化, ,泡沫化等泡沫化等) )。 非等温渗流非等温渗流: :如稠油热采。如稠油热采。 非牛顿流体渗流非牛顿流体渗流: :如三次采油如三次采油(EOR)(EOR)。 现代非线性渗流理论。现代非线性渗流理论。 渗流实验手段的现代化。渗流实验手段的现代化。 计算方法的快速精确化。计算方

7、法的快速精确化。油气层渗流力学的发展概况渗流力学的发展方向渗流力学的发展方向 发展方向主要表现在三个方面发展方向主要表现在三个方面: :理论研究、实验理论研究、实验研究、计算方法研究。研究、计算方法研究。油气层渗流力学的研究方法 油气层渗流力学是流体力学的一个分支，因此，油气层渗流力学是流体力学的一个分支，因此，它的研究方法也主要是数学力学方法。但由于流动环它的研究方法也主要是数学力学方法。但由于流动环境的特殊性，使得研究方法也具有一些特点，概括地境的特殊性，使得研究方法也具有一些特点，概括地说分三步：说分三步：1.1.建立地质模型建立地质模型 地质模型描述了流体渗流的地质条件，如地层地质模型

8、描述了流体渗流的地质条件，如地层的几何形态、孔隙结构、油层物理参数等。的几何形态、孔隙结构、油层物理参数等。2.2.建立力学模型建立力学模型 力学模型描述了渗流过程中所发生的力学规律力学模型描述了渗流过程中所发生的力学规律和物理化学规律。和物理化学规律。油气层渗流力学的研究方法3.3.建立数学模型建立数学模型 渗流的数学模型是地质模型、力学模型的有机渗流的数学模型是地质模型、力学模型的有机结合，是渗流规律的高度概括。求解数学模型就能得结合，是渗流规律的高度概括。求解数学模型就能得到流体渗流规律的具体形式，以及可直接用于生产的到流体渗流规律的具体形式，以及可直接用于生产的明确形式。明确形式。 学习本门课程的目的意义重要专业基础课之一重要专业基础课之一重要工具（认识油气层、改造油气层）重要工具（认识油气层、改造油气层）理论基础（油气田开发设计、动态分析、油理论基础（油气田开发设计、动态分析、油气井开采、增产工艺、反求地层参数、提高采气井开采、增产工艺、反求地层参数、提高采收率等）收率等）学习本门课程的基本要求基本要求基本要求 上课认真听讲上课认真听讲, ,认真做好笔记认真做好笔记 独立完成作业独立完成作业, ,按时交作业按时交作业