油气渗流力学基础(冯文光编著)PPT模板
第4章 渗流力学基础
渗透系数K——是综合反映多孔介质特性（孔隙度n及其结构特性ε）、
渗流流体性质（重度γ和粘滞性μ）的参数
渗透率k——反映多孔介质特性的参数，表示允许流体通过的潜在能力
K与k的关系式：
K
k
4、达西定律的推广
k
d
2 e
f
(n, )
k d 2 n / 32
de 岩石颗粒有效直径 d 圆管直径(毛细管) K m / s, k m2
f p 0
ds
dt
质量力f仅考虑重力g与渗流阻力 R →f = g + R，g =｛0，0，-g｝
∵水头与压强关系 H z p / p H z
∴对均质等温（不）可压缩流体有：p H z H g
(gv
v gcV )
g 0
g
t g t
(n)
t
n
t
n t
(n
p
n ) p p t
Ss
H t
Ss g((1 n) n) — 释水(贮水)率
二、非稳定渗流基本微分方程
( n) div(V ) 0 ( n) divV V 0 ( n) divV 0
1、若是均质各向同性介质
(h H ) (h H ) H
x x y y K K t
2、若是1+隔水底板水平(h＝H－B)
1 2H 2 2H 2 H
( 2
x 2
y 2
) KK
t
3、若是2+无补给（ε= 0）、稳定流（ H 0） t
渗流力学课件第六章
ko ( S ) S o [ p ] t o k (S ) S w [ w p ] w t
（6）
（3）饱和度方程：
So S w 1
油水两相为稳定渗流时：
ko ( S ) [ p ] 0 o k (S ) [ w p ] 0 w
考虑了毛管力及重力的影响，则饱和度分布为：
Sw
残余油
重力影响 毛管力影响
水驱油前缘
x
在混合渗流区油水两相分别遵循达西定律，只不过渗透 率为相渗透率。而相渗透率是饱和度的函数，因此，油水两 相渗流的关键就是研究两相驱中饱和度的分布及变化规律。
一、油水两相渗流理论——贝克莱—列维尔特驱油理论 （Buckley I . and Leverett M.C. Mechanism of Fluid Displacement in sands.Trans,AIME,Vol.146,1942） 1.含水率和含油率方程（分流量方程）
Sw
μr 1
μr 3 > μr 2 > μr 1
水
μr 2
μr 3
x
S~t曲线
影响水驱油非活塞性的因素:
1.毛管力的影响
水驱油时，如岩石亲油，则由于界面张力而产生的毛管力 为阻力，且大小与毛管半径成反比，则在非均质地层中水先进 入大孔道，而小孔道中仍有油，形成油水共存区；如岩石亲水， 水先渗入小孔道，大孔道中留有油。
（7）
f ( S )q (t ) f1 ( S ) A( x) V
3. 考虑重力作用的油水两相渗流
二、油气 两相渗流的基本微分方程 1. 连续性方程 2. 运动方程 3. 状态方程 4. 基本微分方程方程
1_油气层渗流力学基础解析
边水
底水
1、第一章油气层渗流力学基础
油气 界面
油水 界面 实际上，油气接触面和油水接触面是不存在的，而 是存在油气过渡带和油水过渡带。
15
1、第一章油气层渗流力学基础
pc
O WOC1 WOC2 FWL O+W W
油水界面划分
ps
转折压力
pd
排驱压力
sw
pc=ps pc=pd pc=0
WOC1(第一油水界面)，以上产纯油 WOC2(第二油水界面)，以下产纯水 FWL (自由水面)
6
1、第一章油气层渗流力学基础
（1）油（气）藏高度
油藏高度
油水接触面与油藏最高点的高度差，称为油藏高度。
7
1、第一章油气层渗流力学基础
气藏高度
气水接触面与气藏最高点间的高度差，称为气藏高度。
8
1、第一章油气层渗流力学基础
气顶高度 油藏高度
油气藏高度
油藏高度：油水接触面和油气接触面之间的高度差
地层不整合圈闭
潜山圈闭
地层超覆圈闭
23
1、第一章油气层渗流力学基础
24
1、第一章油气层渗流力学基础
岩性圈闭：非储层岩石包围储层岩石。 分散、不连续。如岩性尖灭、砂岩透镜体
地层不整合圈闭：因构造运动而倾斜抬升，后 因沉降作用而与上覆地层形成不整合接触。
• 地层圈闭 储层岩石性质 变化而引起 潜山圈闭：古山峰沉降掩埋后形成。古山峰长 期暴露大气，遭受风化、日晒、雨淋、冰冻等 剥蚀作用，发育大量溶蚀孔洞，优良储层。
岩浆岩
（1）岩性（储层）
变质岩
碎屑岩：砂岩
沉积岩
结晶岩：碳酸盐岩
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1、第一章油气层渗流力学基础
油气层渗流力学课件
稳定流是指流动参数不随时间变化的流动，通常发生在压力 梯度保持恒定的条件下。非稳定流是指流动参数随时间变化 的流动，如启动流动和边界层流动。
相对渗透率
总结词
相对渗透率是描述多孔介质中流体可流动的孔隙体积与总孔隙体积之比。
详细描述
相对渗透率取决于流体的粘度、孔隙结构和流体与固体表面之间的相互作用力。对于同一介质，不同流体的相对 渗透率可能不同，这影响了流体在多孔介质中的流动特性。
数值模拟与实验相结合
通过数值模拟预测油气层渗流规律，然后通过实验验证模拟结果的 准确性。
05 油气层渗流的应用实例
油气藏评价
油气藏类型识别
通过渗流力学原理，判断油气藏的类型，如块状、 裂缝性、孔隙性等。
油气藏储量估算
基于渗流力学模型，估算油气藏的储量，为后续 开发提供依据。
油气藏产能预测
通过渗流力学模型预测油气藏的产能，评估开发 的经济效益。
油气开采方案设计
开发方式选择
根据渗流力学原理，选择 合适的开发方式，如自喷、 机械采油等。
井网优化
基于渗流力学模型，优化 井网布置，提高采收率。
生产参数优化
根据渗流力学原理，优化 生产参数，如采油速度、 采油温度等。
提高采收率方法
化学驱油
利用化学剂改变油、水、岩石之间的界面张力，提高采收率。
热力驱油
流动的过程。
该模型考虑了时间变化 的影响，能够描述流体 的动态变化和油气层的
动态产能。
非稳态渗流模型通常用 于评估油气层的短期流
动行为和产能预测。
多相渗流模型
多相渗流模型描述的是油气层中多相流体（如油、 气、水）同时流动的过程。
该模型考虑了不同相之间的相互作用和流动特性 差异，能够更准确地模拟多相流体的流动行为。
渗流力学第四章
第四章油气渗流力学基础§4-1 油气层渗流的基本概念一、油气渗流的基本知识流体在孔隙中的流动叫渗流。
由于油层中渗流的流道非常小而又特别复杂，因而渗流的阻力很大，所以渗流的速度是十分缓慢的。
（一）单相渗流在油层的孔隙中，如果渗流仅能满足单一流体的要求，即只有石油或天然气，其渗流状况可称为单相渗流。
由于储油岩层绝大多数是在水体中沉积的，因此在岩石的孔隙中，首先是充满了水，油气是以后运移进来的。
这些后期进来的油气，只有把原来充填在岩石孔隙中的水排挤出去，气才有存储之处。
但是岩石孔隙中的水是不能完全排挤出去的，总有一部分残留在孔隙中，叫做束缚水。
束缚水在油层中的含量，大约占油层孔隙体积的20％左右，它们总是附着在岩石颗粒的表面，不能流动。
因此，所谓石油或天然气在油层孔隙中的单相流动，实际上是在被束缚水占据而变小了的岩石孔隙中渗流。
（二）油、气两相渗流当油层压力高于饱和压力时，天然气完全溶解在油中，此时油层内只有油的单相渗流（束缚水是不能流动的）。
当油田没有外来能量的补充时，在开发过程中，油层本身能量不断被消耗，压力不断下降，以致油层平均压力低于饱和压力，油层孔隙中就会有油、气两种流体的流动，称为油、气两相渗流。
为了进一步了解油、气两相渗流的一些规律，下面介绍几个有关的概念：1．贾敏效应假若在岩石孔隙中渗流的液体里只含有一个小气泡，由于表面张力的作用，这个气泡要终保持它的圆球形状。
当这个气泡的体积小于孔隙的喉道很多时，气泡通过这些喉道是不费力的。
而当其截面积接近于孔隙喉道截面积时，在通过这些不是圆形的喉道截面，或喉道面积稍小于气泡截面积时，就必然要改变气泡的形状。
改变气泡的形状需要一定的力，这力是阻碍油流的阻力。
改变一个气泡不需要多大的力，而大量的气泡就会变成阻碍油流的大阻力，它消耗油藏驱动的能量，促使油层压力进一步降低。
气泡对油流造成阻碍作用的现象叫做贾敏效应。
2．吸留气泡实验证明，当油气层内气体的饱和度低于20％时，气体的相渗透率等于零，即油层孔里没有气体的渗流。
渗流力学课件第四章
对圆形封闭地层，一般认为：
t
re2
0.1
为不稳定渗流早期
0.1ret2 0.3 为不稳定渗流晚期
t
re2 0.3
为拟稳态期
3.拟稳态期近似解
由综合弹性系数的定义，对整个地层：
C1VPVL
所以，有：
VL Pi P
P 为平均地层压力；
V L(re2rw 2)h
re2h
Qd(VL d tVL)CVL ddPtCre2hddPt
●弹性驱动是弹性能不断释放的过程，地层中，流体密度 和岩石的孔隙度随地层压力而变化。
这种压力传播的过程与边界条件有关。
§4.1 弹性不稳定渗流的物理过程
二、井以定产量生产时，地层压力传播及变化规律
Q
A
B
M
M
2021/4/24
HX-CHENG
9
地层压力传播及变化特征：
●由于井以定产量生产，因此在井壁处压降漏斗曲线的切
r2 rr t K ——称为导压系数
Ct
⊙物理意义为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 m2 / s 或 cm2 /s 。
C t 0时， ， 即不考虑弹性时，变为刚性渗流，
压力波可瞬时传至无穷远处；
2021/C 4/2t4不变时 ， K，渗HX透-CH率EN越G 大，压力波传播越快。16
且：
P w(tf) P e(t) 2 Q K [h lr r w en 1 2 ]
Q2K[hPe(t)Pwf(t)] (lnre 1)
rw 2
4.拟稳态期的平均地层压力 P
目的： ＊动态预测 ＊求采油指数
P PdArr w e2rPd (re2 rrw 2)
第一篇 第五章 渗流力学基础
188 第五章 渗流力学基础第一节 油气层渗流的达西定律油气层渗流的基本规律是达西定律。
1856年法国水利工程师达西在研究城市供水问题时，欲测得获得一定的流量需要消耗的能量，于是达西运用填满砂的管子做实验，得到了水流速与管截面积、入口与出口压头之间的关系式，后人为纪念他，将这一定律称达西定律。
一、达西实验及结果达西实验装置如图1—ll 所示，液体经过进水管a 进入模型主体。
再透过砂层，经节流阀门流入量杯。
节流阀可以控制流速，量杯D 测取流量Q 。
测压管可以分别测出过水断面1-1，2-2上的压力p 1、p 2。
稳压管b 可以使模型内液面稳定在b 管的位置上。
显然，节流阀开度不同时，将得到不同的流量和不同的测压管高度。
实验结果发现：流量大小与管于截面积A ；入口及出口压力差p 2-p 1成正比，与填满砂粒的管子长度△L 成反比，将上述关系写成等式，需加上比例系数K 。
即：Lp p KAQ ∆-=12 (1—6) 式中 K ——渗透率，它表征多孔介质和液体的渗透能力。
二、达西定律的导出(一)由管路水力学导出达西定律由普通水力学可知，任意过水断面上的总能量表示成下列形式：gv pZ H 22++=γ （1-7）式中 H-——总水头；Z ——位置水头；γp---压力水头； gv 22---流速水头。
189由于渗流速度v 很小，可以忽略gv 22项，于是总水头可表示为：γpH =+Z （1-8）断面1—1，2—2上的水头差可表为：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-=∆H γγ221121p Z p Z H H （1-9）达西通过实验发现：通过砂层的流量Q 与水头损失△H 成正比，与渗流面积A 成正比，与渗流段长度△L 成反比。
即：LHAQ ∆∆∞= （1-10）欲将(1—10)写成等式需加一比例常数，于是我们得到：LHAK Q i ∆∆= （1-11） 式中 K i -——比例常数，称为渗流系数，它与流体及砂层的性质有关。
1 油气层渗流力学基础
1、第一章油气层渗流力学基础
定压边界
水体足够大或水体与地表水连通
水体渗透性好、与油层连通性好
定压边界
敞开式油藏：与周边水体或地面连通
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1、第一章油气层渗流力学基础
封闭边界
岩性变化
断层阻挡
封闭边界
封闭式油藏：与周边水体或地面不连通
18
1、第一章油气层渗流力学基础
2、油气藏流体微观分布
微观：润湿性
第一节 油气藏类型及外部几何形状简化 第二节 油气藏内部空间结构简化 第三节 多孔介质的主要特征及连续介质场
第四节 渗流过程中的概念及渗流形态的简化
3
1、第一章油气层渗流力学基础
第一节
油气藏类型及外部几何形状简化
4
1、第一章油气层渗流力学基础
油气藏：是单一圈闭内具有独立压力系统和统一油水
界面的油气聚集。它是地壳中最基本的油气
37
1、第一章油气层渗流力学基础
块状油藏 考虑纵向上流体的流动和交换 考虑毛管力和重力的作用
38
1、第一章油气层渗流力学基础
井
块状油藏
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1、第一章油气层渗流力学基础
厚度模型 (x，y，z) 井
块状油藏
40
1、第一章油气层渗流力学基础
半球状模型
井
块状油藏
41
1、第一章油气层渗流力学基础
聚集单位。
油藏：圈闭中聚集了石油就称为油藏
气藏：圈闭中聚集了天然气就称为气藏
油气藏：同时聚集了石油和游离天然气称为油气藏
5
1、第一章油气层渗流力学基础
一、油气藏流体分布 1、宏观上分布 多相流体在地层中的分布应遵 循流体力学静力平衡。在重力作用 下产生分异现象。 垂向上：气上、油中、水下 平面上：气内、油中、水外
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PA R T
ONE
8 渗流力学中的复变函数
8 渗流 力学中的 复变函数
８.１ 复势、势函数与流函数 ８.２ 复势在渗流动力学中的应用 ８.３ 保角映射 思考题
PA R T
ONE
9 水平井稳定渗流的基本理论
9 水平井稳定渗 流的基本理论
９.１ 水平井渗流的基础 ９.２ 水平井污染渗流 ９.３ 底水边水油藏水平井稳定渗 流理论 ９.４ 分支水平井稳定渗流 思考题
１１.４ 单一介质定产量生产污 染引起的
１１.６ 双重介质定产量生产污 染引起的渗流异常问题的解
１１.１ 单一介质中污染引起的
１１.３ 污染引起的定产量生产 渗流异常的数学模型
１１.５ 单一介质污染试井分析 原理
11 不稳定试井 解与试井图版
１１.７ 双重介质污染试井分析 原理
１１.８ 麦金利图版与冯文光提 出的单一介质、双重介质考虑污 染新图版
方式
１.４ 油气 渗流储渗体
１.５ 油气 藏与油气田
１.１ 石油 工程
１.２ 多孔 介质的基本
特性
１.３ 地下 流体基本类
型
1 多孔介质与储 渗体
思考题
PA R T
ONE
2 油气渗流定律
2 油气渗流 定律
２.１ 达 西定律
２.６ 非
01
达西高速
流 定 律 06
２.２ 单 位换算
02
２ . ５ 05 非达西低 速流定律
PA R T
ONE
10 稠油出砂冷采稳定渗流机理
10 稠油出砂冷 采稳定渗流机理
１０.１
１０.２ 机理
１０.３ 产特征
思考题
稠油出砂冷采机理 稠油出砂冷采稳定渗流
稠油出砂冷采渗流的生
PA R T
ONE
11 不稳定试井解与试井图版
11 不稳定试井解与试井图版
１１.２ 双重介质中污染引起的 定产量
思考题
PA R T
ONE
主要参考文献
主要参考文献
PA R T
ONE
附录符号说明
附录符号说明
感谢聆听
油气渗流力学基础(冯文
光
编
著
)
演讲人
2 0 2 X - 11 - 11
PA R T
ONE
前言
前言
PA R T
ONE
1 多孔介质与储渗体
1 多孔介质与储渗体
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１.６ 油层 能量与驱动
PA R T
ONE
7 油水两相渗流理论
7 油水两相渗流理论
７.１ 油水两相不 稳定渗流数学模型
７.３ 分流方程 式
７.５ 平面单向流 两相混合带的压力
A ７.２ 水驱油稳 定渗流理论
B
C
７.４ 平面单向流
E
７.６ 平面径向流
等饱和度平面移动
等饱和度平面移动
方程的应用
方程的应用
D
F
7 油水两相渗流 理论
04
２.４ 边 界层与水膜
２.３
03
达西定律 的适用范
围
2 油气渗流定律
２.７ 非牛顿流体的渗流定律 ２.８ 分形油气藏的渗流定律 思考题
PA R T
ONE
3 稳定渗流与稳定试井
定
试 井
稳 定
渗
流
与
稳
3
01
３.１ 达 西稳定渗流
04
３.４ 油 藏非达西高 速稳定渗流
02
３.２ 表 皮效应
稳定渗流
06
思考题
PA R T
ONE
5 压力叠加原理与镜像反映法
5 压力叠加原理 与镜像反映法
５.１ 井间干扰 ５.２ 势的叠加原理 ５.３ 镜像反映法 ５.４ 等值渗流阻力法 思考题
PA R T
ONE
6 产能试井
6 产能试井
６.１ 产能试井公式 ６.２ 产能试井方法 ６.３ 产能试井的应用 ６.４ 流入流出节点法确定合理 产量 思考题
05
３.５ 分 形油气藏稳
定渗流
03
３.３ 非 达西低速稳
定渗流
06
思考题
PA R T
ONE
4 拟稳定渗流与拟稳定试井
拟
稳 定 试 井
拟 稳 定 渗
流
与
4
01
４.１ 达 西拟稳定渗
流
04
４.４ 非 达西高速拟
稳定渗流
02
４.２ 污 染半径
05
４.５ 分 形油藏拟稳
定渗流
03
４.３ 非 达西低速拟