渗流力学
绪论：
1.渗流力学：就是研究渗滤的运动状态和运动规律的学科。渗流力学研究涉及三个主要方面：工程渗流、生物渗流、地下渗流
2.渗流：流体通过多孔介质的流动称为渗流或渗滤
3.多孔介质：由骨架和相互连通的孔隙、裂缝、溶洞或各类毛细管体系组成的材料 第一章：
1.油气藏：油气的储集的场所和流动空间
油气藏作用：限制流体的流动范围、影响流体的渗流心态、决定流体的边界形状 按圈闭条件分为：①构造油气藏（背斜油气藏、断层油气藏、刺穿接触油气藏）； ②地层油气藏（潜山油气藏、生物礁油气藏、不整合覆盖油气藏、地层超覆油气藏）；③岩性油气藏（透镜状岩性油气藏、尖灭性岩性油气藏）
根据流体在其中流动的空间特点分为：①层状油藏；②块状油藏
2.多孔介质的特点：具有孔隙性、渗透性、比表面积大、孔隙结构复杂等基本特点 绝对渗透率：岩石允许流体通过的能力 有效渗透率：（相渗透率）：岩石对于某一相流体的通过能力 相对渗透率：有效渗透率与绝对渗透率的比值
按结构分类(结构复杂性)：1.粒间孔隙结构；2.纯裂缝结构；3.裂缝-孔隙结构；4.溶洞-孔隙结构；5.溶洞-裂缝-孔隙结构 3.连续流体：把流体中的质点看成是在一个很小的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体性质成连续函数关系 连续介质：是在质点的典型体积上表现出来的平均性质
连续介质场：连续流体在连续介质中的流动，在研究其流动规律时，其物性是连续变化的，即其数学方程是连续的，在这种连续系统中流动的场
4.渗流过程中的力：重力、惯性力、粘滞力、弹性力、毛管力
5.油藏中的压力：原始地层压力、供给压力、井底压力、折算压力(计算P19）
6.油藏的驱动类型：重力水压驱动、弹性驱动、气压驱动、溶解气驱、重力驱动
7.※达西定律
8.渗流速度：渗流量与渗流截面积之比
9.真实速度：渗流量与渗流截面的空隙面积之比
10.渗流的基本方式：单相流、平面径向流、球面向心流
11.非线性渗流指数形式：v=C （dp/dL)^n 式中C 为取决于岩层和流体性质的系数； n 为渗流指数 ， n ?（0.5～1）， n=1时，渗流服从达西直线定律 12.启动压力梯度（吸附膜和水化膜的影响）：在压力梯度较小时，流体不产生流动，渗流速度为零，当压力梯度大于某一值后，流体才发生流动，这一压力梯度值称为启动压力梯度 13.两相流体时，渗流阻力明显增加，且两相各自渗透率之和不等于单相渗流时的绝对渗透率。
原因：两相渗流时除了粘滞阻力，还有毛管压力和有贾敏效应引起的阻力存在。 第二章 第一节
1.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（组）
一个完整的油气渗流的数学模型包括两部分：渗流综合微分方程、边界及初始条件。 油气渗流数学模型的一般结构
gradP
K v μ
-=
? 运动方程（必须）
? 状态方程（研究弹性流体及介质时需要） 第四章C=Cl+Cf* Φ ? 质量守恒方程（又称连续性方程，必须） ? 能量守恒方程（研究非等温时需要）
? 附加方程（研究特殊渗流时需要，如：扩散方程） ? 初始条件和边界条件（必须） 2.数学模型解决的问题
1.压力分布
2.梯度分布
3.饱和度分布（第六章中等饱和度方程）
4.分界面移动规律（第六章油水前缘移动方程） 第二节
状态方程：描述液体、气体、固体的状态参数随压力变化规律的数学方程 1． 液体状态方程
其中
流体质量
2.岩石的状态方程
第四节（重点）
1. 质量守恒定律： 在地层中任取一个微小的单元体，在单元体内若没有源和汇存在，
那么包含在单元体封闭表面内的流体质量变化应等于同一时间间隔内流体流入和流出质量之差。
2. 连续性方程推导（重点）油水/油气
一．油水两相渗流的连续性方程
在油水两相渗流时，若认为两相都是不可压缩流体，且彼此不互溶，也不发生任何化学作用，可用微分法写出油、水两相的质量守恒方程。
在地层中取微小六面体单元，其中M 点质量速度在各坐标上分量为ρνx 、 ρνy 、ρνz 对于油相，dt 内流入和流出的油相质量差为：
带入积分 P
V V C f
f f ??=1dP d C f φ=)(00P P C f -+=φφ分离变量 Cl(液体的压缩系数)---物理意义:表示改变单位压力时，单位体积液体的体积变化量 Cf （岩石的压缩系数）---- 物理意义：表示改变单位压力时，单位体积岩石孔隙体积变化量
dxdydz t
S o
o
??φρ()()
()dxdydz z
y x oz o oy o ox o ?
??
?
???+??+??-νρνρνρ
对于油水两相流动，油相饱和度so 随时间变化，故dt 内油相质量的变化量为：
若为单相不可压缩流体在刚性介质中流动，则连续性方程可表示为散度=0。
对于气相，应包括溶解气和已分离的自由气。dt 时间内流入、流出的这两部分气体的质量差为：
dt 时间内气体质量的变化量用饱和度表示为：
故油气两相渗流时，气相的连续性方程为：
第五节
1.单相不可压缩流体稳定渗流的基本微分性方程
运动方程
连续性方程
2.微可压缩流体在弹性介质中的不稳定渗流的基本微分性方程 运动方程v=-k/ugradp
代
入
故油相的连续性方程为：
()[]()[]
t 00=-??+-φρρρρo
gs gs o gs gs s v div 自由气 [
]
dxdydzdt
v div g g ρ-[
]
dxdydzdt v div o gs ρ-溶解气 ()()[]
dxdydzdt s s dxdydzdt s s g o o gs g g o gs ρρφφρρ-+??=+??
1t
t ()[]()()[]
01t =++-+??o gs g g g o o gs v div v div dxdydzdt s s ρρρρφdiv =0V 0
div =??+t
S V o o
φ由1式，2式联立得 二．油气两相渗流的连续性方程 由于气可溶于油相，推导过程较复杂，在推导中，需要考虑气体对于原油密度的影响，同时考虑溶解气和自由气。故油气渗流时连续性方程是有油相质量变化及气相饱和度变化两式所组成的方程组。 dt 时间内流入、流出的油相质量差为： ()[]
dxdydzdt v div o gs gs ρρ--0?t
得到
?—地层导压系数，表示地层压力波传导的速度，衡量介质刚性强弱 第六节
1．边界条件：关于研究区域空间位置的条件（三类边界条件）
一、给出势函数的边界条件——第一类边界条件 稳定渗流不需要初始条件
例如，园形定压边界油层中心一口油井的稳定渗流，其边界条件为第一类边界条件。
二． 给出流量或流速的边界条件——第二类边界条件
例如：圆形封闭地层中心一口油井弹性不稳定渗流的边界条件为第二类边界条件
三、待求的势函数及其导数在边界未知，但其之间的关系已知-----第三类边界条件 例如：圆形有界定压油层中心一口油井边界不稳定渗流
2.初始条件：研究区域内物理过程开始时的状态，即t=0 时。
第三章单相液体稳定渗流理论（课后5,6题十分重要）
1.单相渗流：地层中只有一种流体在流动
2.多相渗流：两种或两种以上的流体同时流动
3.均质液体：液体中任意点的密度、粘度等物理参数都是常数，不随坐标变化
012
2=??+??r p
r r
p 内边界：定压，r=r w ，p=p w
外边界：定压，r=r e ，p=p e
t p K C r p
r r p t ??=??+??φμ12
2内边界条件：
外边界条件： 初始条件：
)
(,0e
w i r r r p p t <<==0
=??=e
r r r
p 0
,2,>=??=t Kh
q r p r r r w πμ
t p K C r p
r r p t ??=
??+??φμ12
2内边界条件：
外边界条件
初始条件： )
(,0e w i r r r p p t <<==0,0,
>=??=t r
p
r r e 0
,2,>=??=t Kh q r p r r r w
πμ
4.非均质液体:液体中任意点的密度、粘度等都随坐标而变化
5.稳定渗流：渗流过程中，各运动要素（压力、流速）不随时间变化
6.（油藏中的渗流简化为三种形式）实际渗流的三种基本形式：
（1）单向流:流线彼此平行，垂直于流线的任一截面上的流速相等。
（2）径向流:流线平行于同一平面，每一个渗流平面上的流线向中心汇聚。
（3）球面向心流:流线为直线，呈辐射状向中心汇聚，多为块状油藏。
第一节单相液体稳定渗流基本方程的解及其应用（必掌握三种渗流的压力及产量公式和模型）
一．单向流
1、模型
假设条件：水平均质等厚条带状地层，长L，宽B，厚h。
直线供给边缘压力Pe，排液道压力Pw。
单相均质不可压缩液体按达西定律渗流。
多孔介质均不可压缩。
2、渗流方程
对于均质储层，单相液流满足微分方程：
单向流，运动要素只与x坐标有关所以
由于为稳定流，故其流动状态与时间无关，无需初始条件，只需要边界条件，其数模为：
渗流微分方程
供给边界处
排液道上
3.压力分布
压力分布公式推导过程（解微分方程）：方程为二阶分离变量方程，可采用分离变量方法求解。
因：→令→→→→
→→将上式分离变量并积分得→→将边界条件带入
上式（边界条件：，）→，
→→将C1，C2的值带回→得单向稳定渗流时地层中
任意一点的压力表达式
分析压力公式（P61）：压力p随x的增加，按线性关系下降，压力p的线性下降表明能量流程是均匀消耗的。
将压力分布公式求导得压力梯度表达公式：，上式表明单位长度上的压力损耗是一个常量(P61)。
4.产量公式：
不可压缩流体的单向稳定渗流产量公式：
产量公式推导过程：在地层中r处任取一厚度为dr的微元体，其渗流截面积A=2rπh,
由达西定律知渗流速度为：，将压力梯度表达式
带入渗流速度，可得：，（单相液体单向稳定渗流时，渗流速度与位置坐标无关，为一常数），排液道产量：q，渗流面积：A=Bh，则
，（不可压缩液体单向稳定渗流，产量q与位置坐标x无关，为常数）。
4（1）.分析如何使产量增大：1.增大压差，2.降低粘度3.增大渗透率（酸化或压裂）
5、水动力学场图
1.等压线——在同一渗流平面内，压力相等的点组成的线。
2.等压面——由压力相等的空间点所组成的面称为等压面
3.流线——单向流的流线是与x轴平行、等间距的水平线，用于考察同一瞬时各流体质点在不同空间位置上的运动情况。
4.渗流场图（水动力学场图）——流线与等压线组成的图形。
5.绘制水动力场图时有如下规定：
?任意两条相邻的等压线间的压差必须相等。
?任意两条流线间的流量必须相等。
由此可知，等压线密集的区域压力急剧变化，流线密集的区域流速较大
5（1）.按照流线的定义：单向流的流线是与X轴平行的直线，是间隔相等的水平线。即流线方程：y= 常数。单向渗流的水动力学场图是由等间隔的水平线与垂线形成的均匀网格。
6、流体质点的运动规律
由渗流速度与平均真实流速的关系知：
→→液体质点从供给边缘移到任意距离x所
需的时间为：
二、平面径向流 1、假设条件
? 圆形等厚水平均质地层中心有一口完善井，地层边缘有充足的液源供给。油层完全
钻穿，且油层部分为裸眼完井
? 油井半径R w ，井底流压P w ，供给边缘半径R e ，供给边缘压力P e ，地层厚度h ，地
层渗透率K ，流体粘度μ。
? 渗流条件：单相均质不可压缩液体按达西定律呈稳定渗流。 2、渗流方程
◆ 对于均质储层，单相液流满足微分方程：
平面径向流动，运动要素与x 、y 有关，与z 无关。故平面径向流的微分方程为
0222
2=??+??y p
x p
平面极坐标：
进行坐标转换则有： 将上式带入平面微分方程可得或
所以由于为径向稳定流，故其流动状态与时间无关，无需初始条件，只需要边界条件，其平
面径向稳定渗流的数学模型为：
2、 压力分布（解微分方程—降阶分离变量）
压力分布公式推导：①采用降阶的方法：令
u=dp/dr ，代入径向渗流公式得：
②分离变量并积分得：
所以有：
和
③再分离变量并积分得：
④代入边界条件求得C 1、C 2：
2
2y
x r +=2
222322
2
1dr p
d r x dr dp r x dr dp r x p +-=
??2
22
232221dr p
d r y dr dp r y dr dp
r y p +-=??du u dr r
=-
⑤则平面径向流的压力分布公式为：（指P的表达式）上面式子表示生产井，下面表示注水井。
3.压降漏斗
压力与坐标r的关系是一条对数型曲线,平面径向流压力消耗的特点：压力主要消耗在井底附近。（为什么消耗主要在井底附近：由于稳定渗流时从边缘到井底各断面通过的流量相等，所以断面越小渗流速度越大，渗流阻力越大。如何看出：图上线到井底越来越陡）故酸化压裂只需（且只能）作用到井筒周围几米到几十米的范围即可大幅提高产量。
4、产量公式
产量公式推导过程：在地层中r处任取一厚度为dr的微元体，其渗流截面积A=2rπh,由达西公式微分形式有：
①和得
②分离变量积分得
③得平面径向流的产量公式：
4（1）提高产量的方式：①增大压差（P e-P w）可以提高井产量；
②改善地层渗透率K可以提高产量；
③降低原油粘度μ可以提高产量；
④供给半径r e及油井半径r w的变化对产量影响较小。
4（2）供给半径的计算：按井距之半确定井的供油面积A（P66）
井距：2d；排距：L泄油面积：A=2dL又
2
e
r
Aπ
=
所以
π
/
A
r
e
=
5、压力梯度及渗流速度
压力梯度推导：
求导得压力梯度公式
②和
得渗流速度公式：
③由两式知：压力梯度与距离r 成双曲反比关系。随着距离r 的减少，能量损耗速度愈来愈快，在井壁处能量损耗最快。渗流速度ν与径向距离r 成双曲反比关系；r 愈小，渗流速度愈高。
6、水动力学场图 1.等压线
①等压线为一簇与井同心的圆。
②压能在井底附近消耗多，井底附近等压线密集。 2.流线（有方向）
①流线在井底附近密集。
②流线是以井为中心的径向线。
7、平均地层压力：平均地层压力反映了全地层平均能量的大小 公式：
式中第一项远大于第二项。故
8、平面径向流液体质点运动规律
根据渗流速度与真实速度间的关系：
时间公式：
三、球面向心流 1、假设条件
①供给区是以r e 为半径的球面，液源供应充足，球面上压力为p e ，保持不变。 ②球心有半径为r w 的小球吸收液体，小球面上压力为p w ，保持不变。 ③单相不可压缩液体按达西定律稳定渗流 2、渗流方程 空间极坐标：
渗流方程：或或
在空间球坐标下球面向心流的数学模型：
r=Re, P=Pe
r=Rw, P=Pw
3、压力分布
r r r p p dr dp w
e w e 1
ln ?
-=2ln e w
e e
w
p p p p r r -=-
222z y x r ++=
压力分布公式推导：→→积分得→→分离便量并积分
→→→→和
→→球面向心流的压力分布公式：
3（1）压力梯度分布公式：
①和平面径向流对比：球形向心流压力消耗速度随r变小而增大的程度比平面径向流更大。球形向心流渗流速度随r变小而增大的程度比平面径向流更大
4、渗流速度及产量
产量公式推导:和→→半球产量：球面向心稳定渗流油井产量公式：→→由于Re远小于Rw→→
四、渗透率突变地层中的单向流和平面径向流（计算用）
1、突变地层中的单向流
(1)产量公式
(2)压力分布规律
①在0≤x ≤ L1区间：
②在L1≤ x ≤ L区间：
在渗透率大的区域，渗流阻力小，压力变化缓慢，在渗透率小的区域，压力变化急剧，压力分布直线便陡。
2、突变地层中的平面径向流
（1）产量公式
(2)压力分布
在R W≤r ≤R1区间在R1≤r ≤R e区间
第二节井的不完善性对渗流的影响
1.水动力学完善井：①油层全部钻穿②裸眼完井
2.水动力学不完善井：①油层不一定被钻穿②大多数井是下套管完成的
一、井的不完善类型
(1)打开程度不完善(2)打开性质不完善3）双重不完善
二、油井不完善性引起产量变化的原因
◆在不完善井井底，渗流面积小，流线发生弯曲和密集，渗流阻力增大。
◆在条件相同的情况下，不完善井的产量将小于完善井的产量。
三、估计不完善性对渗流影响的方法
(1)折算半径代替：不完善井的共同特点是井底附近渗流面积发生改变，因而可以把不完善井假想成具有某一半径的完善井(2)附加阻力代替：表皮系数
三（1）折算半径Rwr:把实际的不完善井转化为半径较小或较大的假想完善井。
第三节油井的稳定试井
1.稳定试井：是指通过人为的改变井的工作制度，并在不同工作制度稳定的条件下测得压力及对应产量等有关资料，以确定:(1)井的生产能力和合理工作制度;(2)反求地层有关参数的方法。又称“系统试井”
2.采油指数曲线：
二、稳定试井可以解决的问题
1、确定合理的工作制度
1.1.合理的工作制度：是指油井以尽可能大的产量生产，同时能量消耗应尽量小。
1.2.合理的工作制度应选择在靠近直线段变化的转折点处。
2、确定油井的生产能力
油井采油指数J可衡量油井生产能力的大小。它的物理意义是压差为1个单位压力时油井的产量
3、判断增产措施的效果
采油指数增大，措施有效；采油指数减小，措施无效。
4、反求地层参数
第四节势的叠加和多井干扰理论
一、井的干扰现象及实质
1.井的干扰现象:多口井同时工作时，其中任意一口井工作制度的改变，都会引起其他井产量或井底压力的变化，这称为井的干扰现象。
2.井间干扰的实质:即多井同时工作时，地层中任意一点处的压降为各井单独工作时压降的代数和。即压降叠加原理。
二、势的叠加原理
.1.势的基本概念:势表示一个量（无方向），其梯度形成一个力场（有方向），在渗流力学中将Laplace方程的解称为势函数。
(1)平面上一点的势:
(2)空间一点的势;(若为点源符号为正)
第五节势的叠加原理的典型应用（重点：渗流场图的特点）
一、等产量一源一汇
1.1等产量一源一汇的书动力学场图特点;①等压线是圆心在X轴上移动的一簇圆②流线是圆心在Y轴上移动的一族圆。③Y轴是等压线④X轴是流线⑤整个水动力场关于Y轴对称1.
2.舌进现象：在注水开发时，水质点沿X轴首先到达生产井井底。沿其他流线运动的水质点以后相继突入井中。
1.3渗流速度分布的特点：1）对所有流线而言，愈靠近x轴，r1r2的积愈小，因而渗流速度愈大。在x轴上，r1r2乘积最小，渗流速度最大，因此x轴称为主流线，水质点沿x轴首先到达生产井（舌进）。
（2）在同一条流线上，在注入井井壁流速最大，然后逐渐变小，在r1=r2处（y轴）流速最小，越过y轴后，流速又逐渐增大，在生产井井壁处流速又达最大值。
（3）流速分布是关于y轴对称的
二、等产量两汇
1.水动力学场特征：①整个水动力学场关于y轴对称。②y轴为分流线（中流线）。即无流体穿过分流线，起到断层（不渗透面）的作用。③x轴也是分流线，四个奇点除外（原点、二个井点、无穷远点）。
第六节考虑边界效应的镜像反映法
1.边界效应：由于等势面或断层的影响，使得渗流场的等势线、流线分布及产量发生变化的
现象
一、直线供给边缘附近一口井的反映——汇源反映法
汇源反映法——以等产量异号像的作用代替直线供给边缘的作用的解题方法原则：反映前后水动力学场完全一样
方法：对称、等强度、异号反映
故产量公式为：
二、直线不渗透边界附近一口井的反映——汇源反映法（课后习题12、13很重要）
解题步骤：
任意一点M的势为
M在供给边缘时：
M在真实井井底时:
由等产量两汇产量公式→→直线断层附近一口井的产量公式：
二 1.镜像反映法的目的是，将实际边界去除，使得边界效应问题转化为无穷大地层多井井间干扰问题，再以势的叠加原理求解其产量。
二2.边界效应的影响可以视作是，以边界为镜面所反映的虚拟井对实际井所产生的影响，即种情况下的渗流场一致。
二3.镜像反映法的基本原则是：不渗透边界，视作分流线，反映“同号”等流量井；供给边界，视作等势线，反映“异号”等流量井。
第四章弹性微可压缩流体的不稳定渗流
第一节弹性不稳定渗流的物理过程
1.水压弹性驱动：储集层外围具有广大含水区，且可以补充地层内补充弹性能量，这种驱动
方式为水压弹性驱动
2.定压边界：这种驱动方式可认为供给边缘压力不变
1.油井以定产量生产时的压力波传播及变化规律
1.1地层内压力降的传播分为两个阶段：①压力降传到边界之前称为压力波传播的第一阶段
②传到边界后称为压力波传播的第二阶段
1.2传播过程：随着地层压力不断下降，靠近边界的点的压力也随之下降，因而通过边界流入地层的流量Q2将越来越多，相应地Q1将愈来愈小。理论上要经过无限长的时间后才能达到Q=Q2，即通过边界流入地层的液量等于井产量。此时，流动变成稳定流，其压力分布曲线与稳定流的压力分布曲线完全一致
1.3传播规律:①井产量保持不变，在井壁上各点压降漏斗的切线相互平行。②影响区以内的地层任意点上渗流速度逐渐增加。③弹性驱动方式下，井以定产量投产后，地层中将产生一个压降漏斗不断扩大、不断加深的过程。
2.井底压力保持为常数时的压力波传播及变化规律
2.1井生产时，压力波的传播也分为两个阶段，压力波传到边界之前为压力波传播的第一阶段，传到边界之后为压力波传播的第二阶段
2.2第一阶段：其特点是压降漏斗不断扩大，除井点外各点均加深。
第二阶段：压力分布曲线和稳定渗流时的对数曲线一致。
二、封闭弹性驱动
1.封闭弹性驱动：当含油区外无能量（流体）补充时，边界为封闭，此时为封闭弹性驱动 1.油井以定量生产时地层内压力波传播及变化规律（特别重要：可能出简答）
分析过程：①该情况下地层内压力变化，同样可以分为两个阶段，压力波传到边界之前为压力波传播的第一阶段，传到边界之后为压力波传播的第二阶段。②第一阶段：压降曲线从井底开始逐渐扩大和加深，油井压降仅靠漏洞以内地层的弹性能为驱油动力。在压降漏斗以外由于没有压差作用而不流动。③第二阶段：由于边界是封闭的，无外来能量供给，故压力波传到B 点以后，边界B 处的压力不断下降，刚开始时边界上压力下降的幅度比井壁或地层内各点的下降幅度要小些。④随时间的增加，从井壁到边界各点压降幅度逐渐趋于一致。即当井的产量不变，渗流阻力不变（释放能量的区域已固定）时，地层内弹性能量的释放也相对稳定下来，这种状态称为“拟稳定状态”，在该状态下，地层中任意一点压降速度为常数，直到地层内各点压力低于饱和压力时，弹性开采阶段结束。 第二节 弹性不稳定渗流无限大地层典型解
1.均质微可压缩流体在均质地层中的弹性不稳定渗流的数学模型
渗流微分方程：初始条件：
内边界条件：外边界条件：
导压系数：单位为立方厘米每秒，其物理意义是单位时间压力波传播的地层面积。 导压系数=k/（μ*C ）
（推导见书144页，太难，感觉不能考） 第四节 弹性不稳定渗流的叠加和映射
1.映射：把有限地层问题转化为无限地层多口井同时工作的问题 2叠加：.多口井转化为单井问题的加和
3.压降叠加原理：多井同时工作时所形成的压降（任一点任一时刻的压力与原始地层压力之差）等于各单井工作所产生的压降的代数和。
第七节 油井的不稳定试井（会出名词解释或填空或简答）
1.不稳定试井：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。 2试井的用途：
①估算测试井的完井效率、井底污染情况；
②判断是否需要采取增产措施（如酸化、 压裂）； ②分析增产措施的效果；
④确定井底附近或两井之间的地层参数；如导压系数，流动系数 ⑤推算目前地层压力（如：原始地层压力、目前地层压力）；
⑥探测测试井附近的油（气）层边界和井间连通情况；可能存在的各类边界 ⑦估算泄油区内原油储量.
3.不稳定试井分析方法两种：①压力降落试井法：利用油井以某一固定产量生产时井底压力随时间的降落的资料分析②利用油井关井后井底压力随时间不断恢复的实测资料进行分析。 二、关井压力恢复试井法
1.关井后井底压力恢复的基本规律——赫诺公式 赫诺公式
s
s p i ws ln 4t t t kh
q p p ??+-=πμ
4.实测压力恢复曲线的应用
1）应用实测压力恢复曲线反推地层参数 流度：流体在目标地层中的难易程度
2）应用实测压力恢复曲线研究油井完善性 3）应用实测压力恢复曲线推算地层压力 4）探边测试——确定井到断层的距离
第六章
第一节（无考点）第二节
1. 活塞式水驱油：假定在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，这个油水分界面将垂直于液流流线向井排移动，当它到达井排处时井排就进水。 油水粘度差的单向流
油区的阻力
水区的阻力
总阻力为：
Bhk
L L L R R R o o o e w o w μμ+-=+=）
（
排液道产量
o o o e w
w e o
w w e L L L P P Bhk R R P P Q μμ+--=
+-=
）（)()( 第三节
1. 非活塞式水驱油：水渗入到含油区后，不能将全部原油置换出去，而是出现一个油和水
同时混合流动的油水混合区
2.3. 影响非活塞式水驱油的因素有哪些及影响机理（简答题）
1.毛管力的影响
岩石表面亲油，毛管力就是阻力，外来压差时，水必然优先渗入大孔道。岩石表面亲水，毛管力就是动力，水在毛管力作用下也能渗入含油孔道中，小孔道毛管力大，水会优先进入小孔道中。 2.重率差的影响
油水密度差的影响：原油层中形成上油下水，形成油水两相区。只有在油水重率差别较大且油层较厚的情况下，这种分离作用才会较明显。 3.粘度差的影响
油和水粘度差别一般很大，外来压差下，大孔道断面大，阻力小，水必然优先进入大孔道，水的粘度远比油的小，使得大孔道阻力越来越小，水窜就会越来越快，严重指进。黏度差越大，非活塞性越严重。
宏观：油水粘度差是影响水驱油的非活塞性的主要作用。 4.含水率和含油率
1含水率公式推导
定义含水率f w 为采出液中水相所占的分量，即： w w wx wx wx w w o vx ox wx ox t Q Q A f Q Q Q A A υυυυυυυυ=====+++o
w r w r o o w w o w K K K K f μμμμ+=
+=1111
总液量中油所占据的分量记为fo
同理可推,详情请参考书上P214
5.见图6-5 饱和度分布曲线 特点如下
1. 在两相区的前缘上含水饱和度突然下降，这种变化称为“跃变”
2. 由于水的继续渗入，两相区不断扩大，除两相区范围扩大外，原来两相区范围内的
油又被洗出一部分，因此两相区中含水饱和度逐渐增加，含油饱和度逐渐减小 3. 两相区前缘含水饱和度不随时间而改变，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，在进入油区的累计水量
一定的条件下，油水粘度比越大，形成两相区的范围越大
o w f f -=0.1
《渗流力学》复习题及答案_4431525658164019
中国石油大学（北京）远程教育学院 渗流力学期末复习题 一、概念题（可由文字或公式表示，本类型题目也可以以填空题的形式出现） 1、压力梯度曲线 2、非线性渗流的二项式 3、采油指数 4、不完善井折算半径 5、势的叠加 6、平面径向稳定流的渗流阻力 7、稳定试井 8、折算压力 9、活塞式水驱油 10、渗流速度 11、达西定律 12、汇点反映 13、综合弹性压缩系数 14、导压系数 15、等饱和度面移动方程 二、简答及概念题（本类型题目有的可以以填空题的形式出现） 16、按照储集层的空间形态，油藏可以分成为哪两种类型？ 17、简述油藏开发中的几种天然能量对应驱油方式。 18、简述油藏流体渗流时流体质点真实平均速度的概念，及其与渗流速度的关系。 19、简述多口生产井同时生产时存在死油区的原因，并给出2种以上动用死油区的方法。 20、写出不稳定试井的概念。 21、写出单相不可压缩流体单向渗流时的产量表达式。 22、根据镜像原理，作出图中两条断层相夹油井的“镜像”：
备注：此题可以扩展为两条平行断层、两条断层呈直角、两条断层呈120°等等类型，复习的时候应该要注意。 23、什么是压力的叠加原理？（可由公式或文字表达） 24、简述油水两相渗流区形成的原因是什么，其中哪一个更重要？ 25、作出单相液体封闭边界，油井定产时地层的压力波传播示意图，并说明压力传播的阶段及其特点。（此题还需要注意和它相似的另外三种情况：封边外边界、油井定压；定压外边界、油井定产；定压外边界、油井定压） 26、什么是汇源反映法？汇点反映？ 27、可压缩流体在弹性介质中油水两相的连续性方程的一般形式。 三、在由一条断层和一条直线供给边界构成的水平、均质、等厚油藏中有一口生产井，如图所示，供给边界的压力为pe ，井到水平边界距离为a ，到垂直边界的距离为b ，地层渗透率K ，原油粘度μ，孔隙度φ，油层厚度h ，油井半径Rw ，在 稳定渗流的情况下，试写出该井井底流压的表达 式。（本题15分） 考虑：如果是不稳定渗流时井底流压的表达式又 是什么 四、推导考虑重力与毛管力作用下的含水率公式。 （本题共10分） w o w c t o o w K K gSin x P V K f ?+?-??? += 01)(11μμαρμ 另外请考虑其它三种情况：（1）毛管力和重力都不考虑、（2）不考虑重力，只考虑毛管力、 （3）考虑重力，不考虑毛管力。 五、已知地层被直线供给边界（边界压力为pe ）分割成为半无限大地层，边界附近一口生产井以定压pw 生产（如右图），井距边界距离为a ，地层厚度为h ，渗透率为K ，孔隙度为φ，流体粘度为μ，生产井井底半径为rw ，综合弹性压缩系数为C t ，请建立此情况下地层不稳定渗流 的数学模型（或者稳定渗流时的数学模型），并求地层压力分布、或者生产井的产量表达式。 (备注：这一类型的题目一般要注意告诉的是什么条件，稳定渗流或者不稳定渗流，生产井定压还是定产) 断 层 题三图 e P
流体力学期末考试简答题
一、雷诺实验 雷诺揭示了重要的流体流动机理,即根据流速的大小,流体有两中不同的形 态.当流体流速较小时,流体质点只沿流动方向作一维的运动,与其周围的流体 间无宏观的混合即分层流动这种流动形态称层流或滞流.流体流速增大大某个值 后,流体质点除流动方向上的流动外,还向其它方向作随机的运动,即存在流体 质点的不规则的脉动,这种流体形态称湍流. 雷诺将一些影响流体流动形态的因素用 Re 表示. Vc=Rec*μ/ρd Rec=Vcρd/μ=Vcd/v 二、尼古拉兹实验（内容意义） 什么是尼古拉兹实验: 尼古拉兹通过人工粗糙管流实验，确定出沿程阻力系数与雷诺数、相对粗糙度之间的关系，实验曲线被划分为5个区域，即1．层流区 2．临界过渡区3．紊流光滑区4．紊流过渡区5．紊流粗糙区（阻力平方区）。 意义：尼古拉兹实验比较完整地反映了沿程阻力系数λ的变化规律，揭露了影响λ变化的主要因素，它对λ和断面流速分布的测定，推导湍流的半经验公式提供了可靠的依据。 三、静止流体中应力特性描述说明 应力的方向沿作用面的内法线方向 2.静压强的大小与作用面方位无关 四、元流伯努利方程的物理意义和几何意义， 1.物理意义：式Z+Ρ/ρg+U2/2g=C中的前 两项z p的物理意义说明分别是单位 重量流体，具有的位能和压能，z+Ρ/ ρg，是单位重量流体具有的总势能， u2/2g这是单位重量流体具有的动能。3 项之和z+Ρ/ρg+U2/2g，是单位重量流 体具有的机械能，式Z+Ρ/ρg+U2/2g=C，则表示无黏性流体的恒定流动，沿同一 元，流单位重量流体的机械能守恒，伯 努利方程又称为能量方程。 2.几何意义，式Z+Ρ/ρg+U2/2g=C各项的 几何意义是不同的几何高度，z是位置 高度又称高度水头或位置水头，Ρ/ρg 是测压管高度又称压强水头，两项之和 Hp=Z+Ρ/ρg是测压管水头，U2/2g是流 速高度又称速度水头，速度水头也能够 直接测量，3项之和H=Z+Ρ/ρg+U2/2g， 称为总水头，式Z+Ρ/ρg+U2/2g=C则表 示无黏性流体的恒定流动，沿同一元流 各断面的总水头相等，总水头线是水平 线。五、总流伯努利方程的物理和几何意 义，同元流伯努利方程类似不需详述， 需注意的是方程的平均意义。 z—总流过流断面上某点，（所取计算点），单位重量流体的位能，位置高度或高度 水头 Ρ/ρg--总流过流断面上某点（所取计 算点）单位重量流体的压能，测压管高 度或压强水头。 αv2/2g—总流过流断面上单位重量流 体的平均动能，平均流速高度或速度水 头。 Hw--总流两断面间单位重量流体平均的 机械能损失。 因为索取过流断面是渐变流断面，面上 各点的势能相等，即Z+Ρ/ρg是过流断 面上单位重量流体的平均势能。而αv2 /2g是过流断面上单位重量流体的平均 动能故3项之和Z+Ρ/ρg+αv2/2g是过 流断面上单位重量流体的平均机械能， 是4-19是能量守恒原理的总流表达式 六、雷诺数的物理意义：关于雷诺数的 物理意义如第五章，5.3所述，是以宏 观特征量表征的、质点所受惯性力与黏 性力之比。当Re
渗流力学复习题
油气渗流力学复习资料（成教高起专） 一、名词解释 1. 渗流力学：研究流体在多孔介质中流动规律的一门学科。 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。 渗流——流体通过多孔介质的流动。 3. 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体性质成连续函数关系。 4. 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。 5. 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。 6.“点源”：向四周发散流线的点。“点汇”：汇集流线的点。 7. 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。 8. 汇点反映法：以等产量，对称“同号镜像井”的作用代替封闭断层作用的解题方法。 9. 拟稳定流：油井以定产量生产，当压力波传播到封闭边缘以后，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。 10. 活塞式水驱油：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）区油水分界面像活塞端面一样向前移动。 11. 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。 12. 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。 13. 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。 14. 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。 15.采油指数：单位压差下的产油量。 16.舌进现象：当液体质点从注水井沿x方向（主流线）己达到生产井时，沿其他流线运动的质点还未达到生产井，这就形成了舌进现象。 17. 稳定渗流：运动要素（如速度、压力等）都是常数的渗流。 18. 渗流速度：流体通过单位渗流面积的体积流量。 19. 多井干扰：多井同时工作时，地层内各点的压降等于各井单独工作时的压力降的代数和。 20. 稳定试井：通过人为地改变井的工作制度，并在各个工作制度稳定的条件下测量其压力及对应的产量等有关资料，以确定井的生产能力和合理的工作制度，以及推算地层的有关参数等的方法。 21. 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点相对于选定海拔平面的液柱压力之和。 22. 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。
流体力学-基本概念
**流函数：由连续性方程导出的、其值沿流线保持不变的标量函数。**粘性：在运动状态下，流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦力以抵抗剪切变形，这种性质叫做粘性。粘性的大小用黏度表示，是用来表征液体性质相关的阻力因子。粘度又分为动力黏度.运动黏度和条件粘度。 **内摩擦力：流体内部不同流速层之间的黏性力。 **牛顿流体：剪切变形率与切应力成线性关系的流体(水，空气)。**非牛顿流体：黏度系数在剪切速率变化时不能保持为常数的流体(油漆，高分子溶液)。 **表面张力：1.表面张力作用于液体的自由表面上。2.气体不存在表面张力。3.表面张力是液体分子间吸引力的宏观表现。4.表面张力沿表面切向并与界线垂直。5.液体表面上单位长度所受的张力。6.用σ 表示，单位为N/m。 **流线：表示某瞬时流动方向的曲线，曲线上各质点的流速矢量皆与该曲线相切。性质：a、同一时刻的不同流线，不能相交。b、流线不能是折线，而是一条光滑的曲线。c、流线簇的疏密反映了速度的大小。 **过流断面：与元流或总流的流向相垂直的横断面称为过流断面。(元流：在微小流管内所有流体质点所形成的流动称为元流。总流：若流管的壁面是流动区域的周界，将流管内所有流体质点所形成的流动称为总流。)
**流量：单位时间内通过某一过流断面的流体体积称为该过流断面的体积流量，简称流量。 **控制体：被流体所流过的，相对于某个坐标系来说，固定不变的任何体积称之为控制体。控制体的边界面，称之为控制面。控制面总是封闭表面。占据控制体的诸流体质点随着时间而改变。 **边界层：水和空气等黏度很小的流体，在大雷诺数下绕物体流动时，黏性对流动的影响仅限于紧贴物体壁面的薄层中，而在这一薄层外黏性影响很小，完全可以忽略不计，这一薄层称为边界层。 **边界层厚度：边界层内、外区域并没有明显的分界面，一般将壁面流速为零与流速达到来流速度的99％处之间的距离定义为边界层厚度。 **边界层的基本特征：(1) 与物体的特征长度相比，边界层的厚度很小。(2) 边界层内沿厚度方向，存在很大的速度梯度。(3) 边界层厚度沿流体流动方向是增加的，由于边界层内流体质点受到黏性力的作用，流动速度降低，所以要达到外部势流速度，边界层厚度必然逐渐增加。(4) 由于边界层很薄，可以近似认为边界层中各截面上的压强等于同一截面上边界层外边界上的压强值。 (5) 在边界层内，黏性力与惯性力同一数量级。 (6) 边界层内的流态，也有层流和紊流两种流态。 **滞止参数：设想某断面的流速以等熵过程减小到零，此断面的参数称为滞止参数。
渗流力学 教学大纲
《渗流力学》课程教学大纲 课程编号：02041002 课程名称：渗流力学 英文名称：Fluid Flow Through Porous Media 课程类型：必修课 课程性质：专业基础课 总学时：56 讲课学时：48 实验学时：8 学分： 4 适用对象：石油工程专业、海洋油气工程、资源勘查工程 先修课程：油层物理 一、编写说明 （一）制定大纲的依据 根据《渗流力学》专业本科生培养计划要求制定本教学大纲。 （二）课程简介 “渗流力学”是流体力学的一个分支，是研究流体在多孔介质中流动规律的一门学科。本课程讲述的内容是“渗流力学”中的一个分支——地下渗流部分。专门研究地下油气水及其混合物在地层中的流动规律。 （三）课程的地位和作用 本课程是油气田开发与开采的理论基础，是石油工程专业和海洋油气工程专业的主干课程，同时也是资源勘查工程专业的选修课。明确渗流理论是油气田开发，提高油田采收率等理论的基础，为学好专业课和解决有关地下油、气、水的渗流问题打好基础。 （四）课程性质、目的和任务 本课程是石油工程专业和海洋油气工程专业本科学生的一门专业基础课，目的是通过各个教学环节使学生掌握油、气、水在地下流动规律，以及研究流体渗流规律的基本方法。 本课程的任务是使学生能掌握渗流力学基础概念、基本理论及解决渗流问题的基本技能。 （1）使学生掌握油、气、水渗流的基本规律及建立方程的基本方法； （2）培养学生用所学的渗流力学理论分析和解决渗流问题能力； （3）通过实验课培养学生严谨作风及动手能力。 （五）与其他课程的联系 由于渗流力学是一门专业基础课，所以是其他专业课的基础，为学好其他专业课打下牢固的基础。 （六）对先修课的要求
渗流力学整理
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 =10-3ρg z ≈0.01 γz 10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。r P C θ σcos 2= 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点相对于选定海拔平面的液柱压力之和。P=P0+0.01·γ·Z 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达西定律变形阻力动力 .........A L K P Q ??= μ 14渗流为非线性渗流时渗流速度的表示式： 1指数式：n ）dL dP C （v -=C —与岩石性质有关的系数。n —渗流指数，=1—0.5，n=1, 与满足线性渗流定律。 2二项式：2Bv Av dL dP +=- 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： t z v y v x v z y x ??- =??+??+??) ()()()(ρφρρρ（三维）
流体力学期末复习资料
1、流体运动粘度的国际单位为m^2/s 。 2、流体流动中的机械能损失分为沿程损失和局部损失两大类。 3、当压力体与液体在曲面的同侧时，为实压力体。 4、静水压力的压力中心总是在受压平面形心的下方。 5、圆管层流流动中，其断面上切应力分布与管子半径 的关系为线性关系。 6、当流动处于紊流光滑区时，其沿程水头损失与断面 平均流速的1.75 次方成正比。 7、当流动处于湍流粗糙区时，其沿程水头损失 与断面平均流速的2 次方成正比。 8、圆管层流流动中，其断面平均流速与最大流速的比值为1/2 。 9、水击压强与管道内流动速度成正比关系。 10、减轻有压管路中水击危害的措施一般有：延长阀门关闭时间, 采用过载保护，可能时减低馆内流速。 11、圆管层流流动中，其断面上流速分布与管子半径的关系为二次抛物线。 12、采用欧拉法描述流体流动时，流体质点的加速度由当地加速度和迁移加速度组成。 13流体微团的运动可以分解为： 平移运动、线变形运动、角变形运动、旋转运动。 14、教材中介绍的基本平面势流分别为：点源、点汇、点涡、均匀直线流。 15、螺旋流是由点涡和点汇两种基本势流 所组成。 16、绕圆柱体无环量流动是由偶极流和 平面均匀流两种势流所组成。 17、流动阻力分为压差阻力和摩擦阻力。 18、层流底层的厚度与雷诺数成反比。 19、水击波分为直接水击波和间接水击波。 20、描述流体运动的两种方法为 欧拉法和拉格朗日法。 21、尼古拉兹试验曲线在对数坐标中的图像分为5个区域，它们依次为： 层流层、层流到紊流过渡区、紊流区、 紊流水力粗糙管过渡区、紊流水力粗糙管平方阻力区。 22、绕流物体的阻力由和两 部分组成。 二、名词解释 1、流体：在任何微小剪力的持续作用下能够连续不断变形的物质 2、牛顿流体：把在作剪切运动时满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 3、等压面：在流体中，压强相等的各点所组成的面称为等压面。 4、流线：流线是某一瞬时在流场中所作的一条曲线，在这条曲线上的各流体的速度方向都与该曲线相切。 5、流管：过流管横截面上各点作流线，则得到充满流管的医术流线簇 6、迹线：流场中某一质点的运动轨迹。
渗流力学
《渗流力学》综合复习资料 一、填空题 1.圆形封闭地层中心一口井生产时的拟稳态是指。 2.油藏的驱动方式包括几种方式。 3.在油气层中相互连通的油气水构成一个。 4.综合压缩系数的物理意义是。 5.流体在地下渗流过程中，受到这几种力的作用和影响。 6.渗流数学模型必须包括的内容有。 7.影响水驱油非活塞性的主要因素是。 8.达西定律是渗流的基本定律，它表明和成正比关系，与成反比关系。 9.地层导压系数的表达式为：，其物理意义为：。 10.折算半径是指：。 11.把油气层中流动的液体、气体以及它们的混合物统称为，把构成油气层的固体结构称为。 12.流体在油气层中的流动称为。 13.完整的渗流数学模型包括两部分。 14.分流量方程的推导是在忽略了力的情况下得到的一个简化式。 15.油气两相渗流的产量与成正比关系。 二、简述题 1.油井的不完善类型有哪几种？并说明它们对产量的影响。 2.简述油井不稳定试井的基本原理及能解决的问题。 3.绘图说明非活塞式水驱油时含水饱和度变化规律。 4.镜像反映法的作用是什么？在复杂边界油藏中应用的基本原则是什么？ 5.试绘制Horner曲线，并说明利用它来求原始地层压力的方法。 6．简述油井的不完善类型及其引起产量变化的原因，并说明描述不完善性的方法。 7．写出非活塞式水驱油见水前的两相区平均含水饱和度公式，并图示其确定方法。 8．画出平面径向渗流的渗流场图，并说明其特点。 9．油井的不完善类型有哪几种？通常描述不完善性的方法有哪几种？ 10．叠加原理是解决多井问题的基本原理，说明其实质及在具体应用时应注意什么条件？11．如何确定一维水驱油在油井见水前两相区平均含水饱和度及前缘含水饱和度？ 三、计算题
渗流力学
渗流力学 1、渗流的特点是什么？答：阻力大，流速慢。 2、什么是多孔介质,有哪些特点？答：由毛细管和微毛细管组成。特点为：储容性、渗透性、比表面性、结构 复杂。 3、写出渗流速度及真实渗流速度的定义，并说明它们之间的关系？ 答：渗流速度：流体通过单位渗流面积的体积流量；真实渗流速度：流体通过单位真实渗流面积的体积流量， 关系为V=?·V ? 4、一般的渗流形式有哪些？答：平面单向流、平面径向流、球形径向流。 5、什么是原始地层压力？获得原始地层压力的方法有哪些？ 答：油藏在投入开发以前测得的地层压力称为原始地层压力，获得方法有：打第一批探井时测得的；通过压 力梯度曲线得到。 6、什么是折算压力？其物理意义是？答：油藏中任一点的实测压力均与其埋藏深度有关，为了确切地表示地下 的能量分布情况，必须把地层内各点的压力折算到同一水平面上，这个水平面称为折算平面，经折算后的压力称为折算压力。其物理意义为折算压力在实质上代表了该点流体所具有的总的机械能。 7、在渗流过程中一般受到哪些力的作用？主要作用力是什么？ 答：流体的重力、惯性力、粘滞力、岩石及流体的弹性力、毛细管压力。后三个为主要作用力。 8、油藏驱动类型一般有哪几种？答：弹性驱动、溶解气驱动、气压驱动、重力驱动、重力水驱动。 9、什么是达西定律？为什么说它是线性渗流定律？答：达西定律为q=KA?p/μL 因为流量q 与压差?p 呈线 性关系，故达西定律也是线性渗流定律。 10、达西定律中各物理量的单位是什么？答：K —渗透率—m 2；A —横截面积—m 2；?p —两个渗流截面间的压 差—Pa ；μ—粘度—Pa ·s ；L —两个渗流截面间的距离，m 。 11、在什么情况下会产生非线性渗流？答：高速非线性渗流：一般会出现在气井或裂缝性油井中；低速非线性 渗流：低渗，特低渗油藏或是稠油油藏中。 12解决渗流问题的一般思路是什么？答：第一步，建立比较理想的物理模型；第二步，对物理模型建立相应的 数学模型；第三步，对数学模型求解；第四步，将求得的理论结果应用到实际问题中。 13、渗流基本微分方程由哪几个方程组成？答：连续性方程；运动方程；状态方程；特征方程。。 14、什么是稳定渗流？答：是指运动要素（如速度、压力等）都是常数的渗流。 15、写出稳定渗流的基本微分方程，并说明其属于哪种数理方程？ 答：0z p y p x p 222222=??+??+?? 属于拉普拉斯方程。 16、绘制平面单向流和平面径向流的压力分布曲线，说明其压力消耗特点。 平面单向流：沿程渗流过程中压力是均匀下降的。 平面径向流：压力主要消耗在井底附近，这是因为越靠近井底渗流面积越小而渗流阻力越大的缘故。 17、写出平面单向流的流量计算公式。 答：L p -p h q B e μ）（KW = 18、写出平面径向流的流量公式，并说明提高油井产量一般有哪几种途径？ 答：() w e wf e r r ln p -p h 2q μπK = 途径：1酸化压裂，增加渗透率；2增大生产压差；3加入降粘剂，火烧油层；4补孔处理；5加密井。 19、什么是油井的完善性？表示不完善性有几个物理量？ P Pe P B O L P Pe Pwf rw re r
流体力学概念题及参考答案(汇编)
一、单项选择题（共15分， 每小题１分） 1、流体的动力粘度μ与（ D ）有关。 A ．流体的种类、温度、体积 B ．流体的种类、压力、体积 C ．流体的压力、温度、体积 D ．流体的种类、温度、压力 2、理想流体指的是（ C ）。 A ．膨胀性为零的流体 B ．压缩性为零的流体 C ．粘度为零的流体 D ．体积弹性模量为零的流体 3、表面力是指作用在（ B ）的力。 A ．流体内部每一个质点上 B ．流体体积表面上 C ．理想流体液面上 D ．粘性流体体积上 4、重力作用下流体静压强微分方程为dp ＝（ A ）。 A ．gdz ρ- B ．gdz ρ C ．dz ρ- D ．gdz - 5、当液体为恒定流时，必有（ A ）等于零。 A ．当地加速度 B ．迁移加速度 C ．合加速度 D ．矢量加速度 6、若含有ｎ个变量的函数关系式中基本物理量为ｍ个。根据π定理。可将该函数关系式组合成（ B ）个无量纲的函数式。 A .ｎ＋ｍ B . ｎ－ｍ C . ｎ＋ｍ－１ D . ｍ－ｎ 7、皮托（Pitot ）管用于测量（ C ）的仪器。 A ．压强 B ．流量 C ．点速度 D ．平均流速 8、对流动流体应用质量守恒定律可导出（ D ）。 A ．伯努利方程 B ．动量方程 C ．能量方程 D ．连续性方程 9、已知某流体在圆管内流动的雷诺数2000Re =，则该管的沿程阻力系数λ＝（A ）。 A ．0.032 B ．0.064 C ．0.128 D ．0.256 10、层流的沿程水头损失与管截面上的平均流速的（ D ）成正比。 A ．二分之一次方 B ．1.75次方 C ．二次方 D ．一次方 11、边界层的基本特征之一是（ B ）。 A ．边界层内流体的流动为层流 B ．边界层内粘性力与惯性力为同一数量级 C ．边界层厚度沿流动方向逐渐减薄 D ．边界层内流体的流动为湍流 12、指出下列论点中的错误论点：（C ） A ．点源的圆周速度为零 B ．涡流的径向速度为零
工程流体力学期末复习重点
第一章 1、流体的定义： 流体是一种受任何微小剪切力作用都能连续变形的物质，只要这种力继续作用，流体就将继续变形，直到外力停止作用为止。 2、流体的连续介质假设 流体是由无数连续分布的流体质点组成的连续介质。 表征流体特性的物理量可由流体质点的物理量代表，且在空间连续分布。 3、不可压缩流体—流体的膨胀系数和压缩系数全为零的流体 4、流体的粘性 是指当流体质点/ 微团间发生相对滑移时产生切向应力的性质，是流体在运动状态下具有抵抗剪切变形的能力。 5、牛顿内摩擦定律 作用在流层上的切向应力与速度梯度成正比，其比例系数为流体的动力粘度。即 μ—动力粘性系数、动力粘度、粘度, Array Pa?s或kg/(m?s)或(N?s)/m2。 6、粘性的影响因素 （1）、流体的种类 （2）、流体所处的状态（温度、压强） 压强通常对流体粘度影响很小：只有在高压下，气体和液体的粘度随压强升高而增大。 温度对流体粘度影响很大：对液体，粘度随温度上升而减小； 对气体，粘度随温度上升而增大。 粘性产生的原因 液体：分子内聚力T增大，μ降低 气体：流层间的动量交换T增大，μ增大
1、欧拉法 速度： 加速度： 2、流场 —— 充满运动流体的空间称为流场 流线—— 流线是同一时刻流场中连续各点的速度方向线。 流线方程 流管—— 由流线所组成的管状曲面称为流管。 流束—— 流管内所充满的流体称为流束。 流量—— 单位时间内通过有效断面的流体量 以体积表示称为体积流量 Q （m 3/s ） 以质量表示称为质量流量 Q m （kg/s ） 3、当量直径De 4、亥姆霍兹(Helmholtz)速度分解定理 旋转 线变形 角变形 w dt dz v dt dy u dt dx == =dt dz z u dt dy y u dt dx x u t u Dt Du a x ??+ ??+??+??== )()(0y z z y x u u z y zx xy xx δωδωδεδεδε-++++=) ()(0z x x z y v v x z xy yz yy δωδωδεδεδε-++++=)()(0x y y x z w w y x yz xz zz δωδωδεδεδε-++++=
渗流力学课后答案
第一章 1．有四口油井测压资料间表1。 表 题1的压力梯度数据 已知原油的相对密度0.8，原始油水界面的海拔为－950m ，试分析在哪个井附近形成低压区。 解： 将4口井的压力折算成折算压力进行比较 111m m zm H g p p ?+=ρ =9.0×106+0.8×103×9.8×(950－940)=9.08MPa 222m m zm H g p p ?+=ρ =9.0×106+0.8×103×9.8×(950－870)=9.48MPa 333m m zm H g p p ?+=ρ =9.0×106+0.8×103×9.8×(950－850)=9.58MPa 444m m zm H g p p ?+=ρ =9.0×106+0.8×103×9.8×(950－880)=9.45MPa 由数值上可以看出在第一口井处容易形成低压区。 2．某油田有一口位于含油区的探井，实测油层中部的原始地层压力为8.822×106Pa ，油层中部海拔为－1000m 。位于含水区有一口探井，实测地层中部原始地层压力为11.47×106 Pa ，地层中部海拔－1300m 。已知原油的相对密度为0.85，地层水的相对密度为1。求该油田油水界面的海拔高度。 解：由于未开采之前，油层中的油没有流动，所以两口探井的折算压力应相等，设h 为油水界面的海拔高度，则： ()10008.91085.010822.8361111-???+?=?+=h H g p p m m zm ρ ()13008.91011047.11362222-???+?=?+=h H g p p m m zm ρ 由21zm zm p p =可得：=h -1198.64m 该油田油水界面的海拔高度为-1198.64 m
第1章流体力学的基本概念
第1章 流体力学的基本概念 流体力学是研究流体的运动规律及其与物体相互作用的机理的一门专门学科。本章叙述在以后章节中经常用到的一些基础知识，对于其它基础内容在本科的流体力学或水力学中已作介绍，这里不再叙述。 连续介质与流体物理量 连续介质 流体和任何物质一样，都是由分子组成的，分子与分子之间是不连续而有空隙的。例如，常温下每立方厘米水中约含有3×1022 个水分子，相邻分子间距离约为3×10－8 厘米。因而，从微观结构上说，流体是有空隙的、不连续的介质。 但是，详细研究分子的微观运动不是流体力学的任务，我们所关心的不是个别分子的微观运动，而是大量分子“集体”所显示的特性，也就是所谓的宏观特性或宏观量，这是因为分子间的孔隙与实际所研究的流体尺度相比是极其微小的。因此，可以设想把所讨论的流体分割成为无数无限小的基元个体，相当于微小的分子集团，称之为流体的“质点”。从而认为，流体就是由这样的一个紧挨着一个的连续的质点所组成的，没有任何空隙的连续体，即所谓的“连续介质”。同时认为，流体的物理力学性质，例如密度、速度、压强和能量等，具有随同位置而连续变化的特性，即视为空间坐标和时间的连续函数。因此，不再从那些永远运动的分子出发，而是在宏观上从质点出发来研究流体的运动规律，从而可以利用连续函数的分析方法。长期的实践和科学实验证明，利用连续介质假定所得出的有关流体运动规律的基本理论与客观实际是符合的。 所谓流体质点，是指微小体积内所有流体分子的总体，而该微小体积是几何尺寸很小（但远大于分子平均自由行程）但包含足够多分子的特征体积，其宏观特性就是大量分子的统计平均特性，且具有确定性。 流体物理量 根据流体连续介质模型，任一时刻流体所在空间的每一点都为相应的流体质点所占据。流体的物理量是指反映流体宏观特性的物理量，如密度、速度、压强、温度和能量等。对于流体物理量，如流体质点的密度，可以地定义为微小特征体积内大量数目分子的统计质量除以该特征体积所得的平均值，即 V M V V ??=?→?'lim ρ （1-1） 式中，M ?表示体积V ?中所含流体的质量。 按数学的定义，空间一点的流体密度为 V M V ??=→?0 lim ρ （1-2）
渗流力学试题一
《渗流力学》试题一 一填空题（本大题20分，每空1分） 1 油气储集层。 2 油气储集层的特点、、和。 3 流体渗流中受到的力主要有、和。 4 单相液体稳定渗流的基本微分方程是，为型方程。 5 油井不完善类型有、和。 6 等产量两汇流场中等势线方程为。y轴是一条。平衡点是指。 7 油气两相渗流中拟压力函数H的表达式为：，其物理意义：。 8 气井稳定试井时，按二项式处理试井资料时，其流动方程为， 绝对无阻流量表达式。 二简答题（本大题30分，每小题3分） 1 试绘图说明有界地层中开井生产后井底压力传播可分为哪几个时期？ 2 试说明溶解气驱油藏气油比变化的特点。 3 渗流速度和真实渗流速度定义。给出两者之间的关系。 4 试绘图说明流变性只与剪切速率有关的纯粘性非牛顿流体的分类及其流变曲线形态。 5 什么是折算压力？其公式和实质分别是什么？ 6 写出导压系数的表达式。导压系数物理意义是什么？ 7 试绘图说明平面单向流和平面径向流的压力消耗特点。 8 说明井干扰现象及其实质。
9 什么是稳定试井？指示曲线的用途是什么？ 10 说明水驱油的活塞式和非活塞式驱动方式各自的特点。 三（本大题10分） 长为1 m的岩心，横截面积为4 cm2，渗透率为2.5×10-12 m2，通过液体的粘度为1 cp，流量为4 cm3/min，则需要在模型两端建立多大的压差？ 四（本大题10分） 某井在生产过程中产量变化如第四题图所示，试推导t2时刻井底压力公式。 五（本大题10分） 一均质地层中有一供给边界和一条断层相交成90°，中间为一口生产井，如第五题图所示。已知地层厚度为h，渗透率为k，液体的粘度为μ，井筒半径为r w，井底压力为p wf，供给边界压力为p e。试导出该井的产量公式。 (第四题图) (第五题图) 六（本大题10分） 根据生产气油比定义推导生产气油比公式。 七（本大题10分，每小题5分） 实验室有一地层模型，如第七题图所示。 1 导出其流量计算公式； 2 画出压力分布曲线示意图，并说明理由。
渗流力学有关概念要点
渗流力学有关概念 2.3.1 渗流力学 指专门研究流体通过各种多孔介质渗流时的运动形态和运动规律的科学。它是现代流体力学的一个重要分支，是油藏工程、油藏数值模拟的理论基础。 2.3.2 不可压缩流体{刚性流体) 又称为刚性流体，是指随着压力的变化，体积不发生弹性变'形的流体。 2.3.3 可压缩流体(弹性流体) 又称弹性流体，是指随压力的变化，体积发生弹性膨胀或收缩的流体。 2 . 3 . 4体相流体 指分布在多孔介质孔道的中轴部分，其性质不受界面影响的流体。 2.3.5 边界流体 指分布在孔道壁上形成一个边界层，其性质受界面影响的流体。
2.3.6 地下流体流场 指地下流体与岩石相互作用所占据的、并能在其中流动的场所或空间。 2.3.7 变形介质 当地层中的液体压力降低时，岩石发生变形而使孔隙空间减小，渗透率降低，这种孔隙空间发生变形的多孔介质称为变形介质。 2.3.8 可变渗透率地层 变形多孔介质的渗透率不是常数，而是压力的函数，具有这种性质的油、气层称为可变渗透率地层。 2.3.9 多孔介质 以固相介质为骨架，含有大量互相交错又互相分散的微小孔隙或微毛细管孔隙的介质叫多孔介质。油气储层就是多孔介质的一种。 2.3.10 双重孔隙介质{裂缝孔隙介质} 又称裂缝孔隙介质，是指由孔隙介质和裂缝介质两个水动力学系统构成，两个系统按一定规律进行流体交换。
2.3.11 渗流与地下渗流 流体在多孔介质中的流动称为渗流。流体在地层中流动叫做地下渗流。 2.3.12 单相渗流 指在多孔介质中只有一种流体以一种状态参与流动。如在地层压力高于饱和压力条件下，油藏中的原油流动，气藏中的气体流动等。 2.3.13 两相渗流与多相渗流 指在多孔介质中有两种流体同时参与流动叫两相渗流，如油层中的油、水两相流动。同时有两种以上互不混溶的流体参与流动叫多相渗流，如油层中的油、气、水三相流动。 2.3.14 多组分渗流 指含有多种组分的烃质和非烃质混合的流体在多孔介质中的流动。 2.3.15 并行渗流 指两种不混溶流体沿同一方向流动。
渗流力学名词解释及重点公式
1.渗流:流体通过多孔介质的流动 2.多孔介质:由毛细管或微毛细管组成的介质. 3.折算压力Pz:将油藏内各点的压力按静水力学内部压力分布规律折算到同一水平面上的压力,该压力即为折算压力. 4.驱动方式:在油藏开采过程中主要依靠哪种能量来驱动,就称为何种驱动方式. 5.渗流速度:流体通过单位面积的体积流量 6.线性渗流:流速与压力差(或压力梯度)呈线性关系的渗流. 7.非线性渗流:渗流速度 v 与压力梯度不成线性关系的渗流.分高速和低速两种。 8.透明度：在数值上与孔隙度 相等 9.综合压缩系数：地层压力每产生单位压降时，单位岩石视体积中孔隙及液体的总体积变化量。 记为：Ct 10.导压系数：单位时间内压力传播的地层面积，表明地层压力波 传导的速度。单位为cm 2/s 或m 2/s 。 11.渗流场图：由一组等压线和一组流线按一定规则构成的图形。 等压线：渗流场中压力相同点的连线。 等压面：渗流场中压力相同的空间点组成的面。 (规则：各相邻两条等压线间的压差值相等；各相邻两条流线 间通过的流量相等。) 12.流度系数： 13.泄油面积：油井周围参与渗流的面积。精确一点，指单井周围所波及的可动用油的面积范围，储层的性质,质量不同,则波及的范围不同, 因此布井开采的井距和开采方法也有所不同, 具体情况具体确定标准。（网上查的） 14．折算半径 r rw ：把实际不完善井用一产量与之相等，但半径改变的假想完善井来代替，这一假想完善井的半径称为实际不完善井的折算半径。 表皮因子与折算半径的关系： 15. 水动力学完善井：井钻穿全部油层厚度，而且井壁是裸露的，即整个井壁都有流体通过，流线在井壁附近仍符合平面径向流，这种井就称为水动力学完善井。 16．水动力学不完善井：凡是井底结构和完善井的井底结构不同,或井底附近油层性质发生变化的井，称为水动力学不完善井。 17. 表皮系数（表皮因子）S ：用无量纲的附加压力降来表征一口井表皮效应的性质和严重程度的物理量，称为表皮因子。 18. 稳定试井：就是通过人为地改变井的工作制度，在稳定情况下测出相应稳定产量和压力值，然后利用稳定渗流理论对其进行解释（绘出指示曲线 ），从而了解油井的生产能力和求地层参数的矿场试验。又称“系统试井”。 19. 指示曲线：油井的产量 与相应的生产压差 之间的关系曲线就称为指示 曲线。 20. 井间干扰现象:同一油层中当多井同时生产时,其中任一口井工作制度的改变(如新井投产,事故停井以及改变工作制度等)所引起的其它井井底压力及产量的变化现象. 21.势的叠加原理：势的叠加原理:多井同时生产时地层中任一点的势等于每一口井单独生产时在该点所引起势的代数和。 22.压降迭加原理:多井同时生产时,地层中任一点的压降等于各井单独生产时在该点形成的压力降的代数和.(规定:生产井形成的压降值为正,注水井形成的压降为负.) 23.舌进现象：油水前缘沿高渗透层突进的现象，在成层非均质油层中可以见到明显的舌进。x o y L 等压线流线 S w rw e r r -?=P q ?~)(wf e P P -q φ
成都理工大学渗流力学考试真题
《渗流力学》考试试卷（A卷）（120分钟） 大题一二三四五六七总分 得分 一、简要介绍渗流力学的研究内容及研究意义（10分） 答：流体通过多孔介质的流动称为渗流。渗流力学是研究流体在多孔介质内的运动（即渗流）规律及其应用的科学。它是流体力学的一个分支，又是流体力学和多孔介质理论、表面理论、物理化学等多学科交叉的一门边缘学科。 渗流力学的应用范围越来越广泛，日益成为多个工程技术学科的理论基础：（1） 油气渗流力学是油气田开发的重要理论基础。 （2） 地下水开发以及地下水环保领域的理论基础 （3） 是工程渗流（指各种人造多孔材料和工程装置中的流体渗流）的理论基础。 （4） 是生物渗流的理论基础。 （5） 等等 二、多孔介质的定义以及多孔介质的性质，如何定量描述多孔介质的性质。（14 分） 答：多孔介质是指由固体骨架和相互连通的孔隙、裂缝或各种类型毛细管所共同租成的材料，作为油气储集层的岩石就是一种多孔介质。 多孔介质最基本的性质是：储集性和渗透性。 储集性通过多孔介质的孔隙度来描述，即多孔介质的孔隙空间体积V p与整体体积V b之比值。 渗透性通过多孔介质的渗透率来描述，即多孔介质允许流体通过的能力。 实际的含油气储层是复杂的，还具有非均质性及各向异性等特征。
三、解释流体压缩系数并推导理想气体等温条件下压缩系数计算公式。（14分） 答：流体都具有一定的压缩性，即随着压力升高，体积有不同程度的减小。 流体的压缩性强弱通过压缩系数大小来衡量。 压缩系数定义为：单位体积流体在单位压力变化情况下流体体积的变化率。 等温条件下，压缩系数表达式为： dP d dP dV V C ρρ11=?= 气体具有明显的压缩性，对理想气体来说，根据波义尔-马略特定律： RT M m PV =， 其中表示气体质量，m M 表示气体分子量，R 为气体普适常数，T 气体温度。 则等温条件下理想气体压缩系数为：P dP dV V C 11=?=。 四、简述达西定律，写出表达式，介绍各项的意义；分析达西定律的适用范围 （16分） 答：达西定律是法国水利工程是Darcy 于1856年通过实验发现的，它是描述多孔介质中渗流的基本运动规律，指流体在多孔介质中的渗流速度与多孔介质中的压力梯度成线性关系。即： dL dP K v μ310??=， v 指渗流速度，单位为米/秒， K 指多孔介质的渗透率，单位为（达西） 2m μμ指流体粘度，单位为s mPa ?(毫帕秒) dL dP 指压力梯度，单位为兆帕/米 达西定律有一定的适用范围， （1） 流体必须是牛顿流体，即粘度不随流速变化而变化；对非牛顿流体， 渗流速度与压力梯度不再符合线性关系。
流体力学考试复习资料考点(1)
一、流体力学及其研究对象 流体：液体和气体的总称。 流体力学：是研究流体的科学，即根据理论力学的普遍原理，借助大量的实际资料，运用数学和实验方法来研究流体的平衡和运动规律及其实际应用的一门科学。 流体力学研究的对象：液体和气体 流 二、流体的力学特性 1、流体与固体的区别主要在于受剪应力后的表现有很大的差异。 固体－－能承受剪应力、压应力、张应力，没有流动性。 流体－－只能承受压应力，不能承受拉力和剪力，否则就会变形流动，即流体具有流动性。 2、液体与气体的主要差别在于受压后的表现上的差异。
液体：受压后体积变化很小，常称不可压缩流体；液体的形状随容器的形状而变，但其体积不变。 气体：受压后体积变化很大，常称可压缩流体；气体的形状和体积都随容器而变。 注：气体的体积变化小于原体积的20%时，可近似看作不可压缩流体。 1.1.1流体的密度 1、流体密度的定义及计算 定义：单位体积流体的质量，以ρ表示，单位为kg／m3 （1）均质流体： 标态（2）混合流体： 混合气体： 混合液体： 2、流体的密度与温度、压力的关系 （1）液体：工程上，液体的密度看作与温度、压力无关。 （2）气体：与温度和压力有关。
理想气体： 或 工业窑炉：P=P0 分析：t↑ρ↓；t↓ρ↑ 1.1.2流体的连续性 流体的连续性：流体看成是由大量的一个一个的连续近质点组成的连续的介质，每个质点是一个含有大量分子的集团，质点之间没有空隙。质点尺寸：大于分子平均自由程的100倍。 连续性假设带来的方便： (1）它使我们不考虑复杂的微观分子运动，只考虑在外力作用下的宏观机械运动。 (2)能运用数学分析的连续函数工具。 【例题】已知烟气的体积组成百分组成为：H2O12%，CO218%，N270%，求此烟气标态在及200℃的密度。