高等渗流力学(2017年度)
工程渗流力学考试及答案
工程渗流力学考试及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 工程渗流力学中，水力梯度的计算公式为（）。
A. i=H/LB. i=Q/AC. i=h/LD. i=Q/h答案：C2. 渗流场中，流线与等势线的关系是（）。
A. 垂直B. 平行C. 重合D. 相交答案：A3. 达西定律适用于（）。
A. 层流B. 紊流C. 层流和紊流D. 非牛顿流体答案：A4. 根据渗流力学理论，渗透系数K的单位是（）。
A. m/sB. m²/sC. m³/sD. m/s²答案：B5. 渗流场中，渗透力与（）成正比。
A. 渗透系数B. 压力梯度C. 流速D. 密度答案：B6. 工程渗流力学中，渗透力的计算公式为（）。
A. F=ρgKB. F=ρgHC. F=ρgQD. F=ρgA答案：A7. 渗流场中，流线与流速的关系是（）。
A. 垂直B. 平行C. 重合D. 相交答案：B8. 根据渗流力学理论，渗透系数K与（）有关。
A. 孔隙率B. 颗粒大小C. 颗粒形状D. 以上都是答案：D9. 工程渗流力学中，渗透力与（）无关。
A. 渗透系数B. 流体密度C. 重力加速度D. 温度答案：D10. 渗流场中，流线与等势线垂直的条件是（）。
A. 层流B. 紊流C. 层流和紊流D. 非牛顿流体答案：A二、多项选择题（每题3分，共15分）11. 工程渗流力学中，影响渗透系数K的因素有（）。
A. 孔隙率B. 颗粒大小C. 颗粒形状D. 流体性质答案：ABCD12. 渗流场中，流线与等势线的关系取决于（）。
A. 渗透系数B. 压力梯度C. 流体性质D. 流速答案：AB13. 根据渗流力学理论，渗透力与（）有关。
A. 渗透系数B. 流体密度C. 重力加速度D. 温度答案：ABC14. 工程渗流力学中，渗透力的计算公式为（）。
A. F=ρgKB. F=ρgHC. F=ρgQD. F=ρgA答案：AB15. 渗流场中，流线与流速的关系取决于（）。
渗流力学复习资料
稳定试井：逐步改变油井的工作制度（如气举井改变其注气量，自喷井改变油嘴直径，抽油井改变冲程和冲数），在每一工作制度下测出井底压力，油气水产量，含砂量和油气比。
不稳定试井：在油气井关井停产后，引起油气层压力重新分布的这个不稳定过程中，测得井底压力随时间变化的资料，根据曲线形状来分析油气层性质求得油气层各种资料
答：主要是由于井身结构、完井方式及近井地带渗透率发生变化引起流线及渗流面积的变化等因素导致渗流阻力变化，油井不完善根据完井方式可分为打开程度不完善、打开性质不完善和双重不完善。描述不完善的方法有：折算半径法、附加阻力法及完善指数法。
2.水驱油藏影响驱油效率的因素有哪些，若改善其效果应采取怎样的措施和方法。
答：主要有毛管力、重力和油水粘度差。改善水驱效果的主要措施是通过一定措施改变岩石湿润性和缩小油水粘度差，来达到提高水驱油效果。
饱和油藏：原始地层压力等于或低于饱和压力的油藏
未饱和油藏：原始地层压力高于饱和压力的油藏
原始地层压力：油田还没有投入开发，在探井中测得的油层中部压力
综合压缩系数的物理意义是：单位岩石体积在降低单位压力时，由于空隙收缩和液体膨胀共排挤出来的液体体积
表皮系数：把这个附加压力降无因次化，即得到无因次附加压力降，用来表征一口井表皮效应的性质及严重程度
1、距离直线断层a处有一口生产井，其单位地层厚度的产量为q。要求：l、 写出该平面
渗流场的复势、势函数和流函数。2、 求渗流场中任意一点的渗流速度。
解：根据镜像反映法使之转化为无限大地层等产量一源一汇。
11.简述稳定试井与不稳定试井的区别与联系。P45-109
答：稳定试井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，以便弄清油井的生产能力，确定油井的合理工作制度以及反求地层的有关参数，如地层渗透率等。
低渗非达西渗流特征及影响因素
《高等渗流力学》读书报告----低渗非达西渗流特征及影响因素姓名: 张恒学号：2010050031专业：石油与天然气工程教师：鲁洪江（教授）低渗非达西渗流特征及影响因素1 选题依据及研究现状1.1选题依据随着中国石油工业的发展,低渗透油藏在开发中所占的比例越来越大。
低渗透油藏是我国今后乃至相当长一段时间内增储上产的主要资源基础。
要合理高效地开发这些低渗透油藏,就需要充分合理的认识低渗透油藏本身所具有的特殊规律及其特性参数,并准确地描述低渗透油藏的渗流规律.1.2研究现状国内很多研究人员从实验方面发现了低渗透油藏的启动压力和非线性渗流规律的存在,从理论方面提出了描述启动压力和非线性渗流的模型[1]。
但是,非线性渗流和启动压力梯度的存在并没有得到国内外学术界的普遍认可。
反对者的意见是,引起低渗透油藏非线性达西流和启动压力的原因均为理论推测,而无充分的微观实验科学依据;在流速很低的情况下,受测量手段和如蒸发等现象的影响,对流速和压力的测量误差很大[2]1.3 主要的参考文献[1] 王正波,岳湘安等.影响低渗透油藏低速非线性渗流的实验研究[J].矿物学报,2008,28(1),48-54.[2]王慧明,王恩志等.低渗透岩体饱和渗流研究进展[J].水科学进展, 2003,14(2): 245[3]辛莹娟.低渗透非达西渗流研究[J].西部探矿工程。
2010（10）:115-117[4]中国“八五”科技成果.低渗透油层多相渗流机理[M].北京:科学出版社,1996[5]闫庆来,何秋轩,任晓娟,等.低渗透油层中单相液体渗流特征研究[J].西安石油学院学报,1990,5(6):1-6.[6]吴景春,袁满,张继成,等.大庆东部低渗透油藏单相流体低速非达西渗流特征[J].大庆石油学院学报,1999,23(2):82-84[7]阮敏,何秋轩.低渗透多孔介质中新型渗流模型[J].石油勘探与开发,1996[8]程时清,徐论勋,张德超.低速非达西渗流试井典型曲线拟合法[J].石油勘探与开发,1996.[9]宋付权,刘慈群.低渗透多孔介质中新型渗流模型[J].石油勘探与开发,1996.[10]吴景春,袁满,张继成,等.大庆东部低渗透油藏单相流体低速非达西渗流特征[J].大庆石油学院学报,1999.[11]李道品,等低渗透砂岩油田开发[M].北京:石油工业出版社,1997.[12]诺曼,R莫罗.石油开采中的界面现象[M].鄢捷年等译.北京:石油工业出版1992.23~85.[13]邓英尔,闫庆来,马宝歧.表面分子对低渗多孔介质中液体渗流特征的影响[A].渗流力学进展[C].北京:石油工业出版社,1996.9.[14]阮敏.低渗透非达西流临界雷诺数实验研究[J].西安石油学院学报,19992选题研究内容及拟解决的问题达西定律中压力损失完全由粘滞阻力决定,这符合多孔介质比面大这个特点的.而在低渗透岩石中,流体在流动过程中受到岩石孔壁、粘土矿物遇水膨胀以及岩石颗粒的运移等一系列因素的影响而造成附加压力损失,所以流体在低渗透砂岩中的渗流规律不满足达西定律达西定律是渗流的基本规律,但是在低渗透油藏中,渗流表现出对达西定律的偏离,这就使我们有必要对非达西渗流进行深入的研究,从低渗透非达西渗流特征、低渗透非达西渗流模型,非达西渗流过程等几个方面的研究进展进行了总结.为从事相关工作的研究人员提供参考[3]3 方法及路线3.1 低渗透非达西渗流特征同中高渗透率油层相比，低渗透油层具有以下几个特点：低渗透油层一般连续性差、采收率与井网密度关系特别密切；低渗透油层存在“启动生产压差现象”，渗流阻力和压力消耗特别大；低渗透油层见水后，采液和采油指数急剧下降，对油田稳产造成急剧影响；低渗透油田一般裂缝都较发育，注入水沿裂缝窜进十分严重[4].室内实验结果表明,流体在低渗透储层内渗流时,存在非线性段[5,6]压力梯度超过某一定值后,渗流曲线变为直线,见图1.由图1可知,流体通过低渗岩心的渗流特征显示出弹-塑性.低渗透非达西渗流的特征可概括为以下两点.(1)在较宽的渗流速度域内,渗流过程由2个连续过渡而特性各异的渗流曲线段组成,即:低渗流速度下的凹型线性渗流曲线段;较高渗流速度下的直线段;(2)当压力梯度在比较低的范围时,渗流速度是上凹型非线性曲线。
渗流力学基本理论参考资料
目录第一章渗流理论基础 (1)1.1渗流的基本概念 (1)1.2渗流基本定律 (7)1.3岩层透水特征及水流折射定律 (11)1.4流网及其应用 (14)1.5渗流连续方程 (19)1.6渗流基本微分方程 (24)1.7数学模型的建立及求解 (32)第一章渗流理论基础1.1 渗流的基本概念1.1.1 多孔介质及其特性1.1.1.1多孔介质的概念多孔介质(Porous medium)：地下水动力学中具有空隙的岩石。
广义上包括孔隙介质、裂隙介质和岩溶不十分发育的由石灰岩和白云岩组成的介质，统称为多孔介质。
孔隙介质：含有孔隙的岩层，砂层、疏松砂岩等；裂隙介质：含有裂隙的岩层，裂隙发育的花岗岩、石灰岩等。
1.1.1.2 多孔介质的性质(1) 孔隙性：有效孔隙和死端孔隙。
孔隙度（Porosity）是多孔介质中孔隙体积与多孔介质总体积之比（符号为n），可表示为小数或百分数，n=Vv/V。
有效孔隙（Effective pores）是多孔介质中相互连通的、不为结合水所占据的那一部分孔隙。
有效孔隙度（Effective Porosity）是多孔介质中有效孔隙体积与多孔介质总体积之比（符号为n e），可表示为小数或百分数，n e=V e/V。
死端孔隙（Dead-end pores ）是多孔介质中一端与其它孔隙连通、另一端是封闭的孔隙。
(2) 连通性：封闭和畅通，有效和无效。
(3) 压缩性：固体颗粒和孔隙的压缩系数推导。
(4) 多相性：固、液、气三相可共存。
其中固相的成为骨架，气相主要分布在非饱和带中，液相的地下水可以吸着水、薄膜水、毛管水和重力水等形式存在。
固相—骨架matrix气相—空气，非饱和带中液相—水：吸着水Hygroscopic water薄膜水pellicular water毛管水capillary water重力水gravitational water1.1.1.3多孔介质中的地下水运动比较复杂，包括两大类，运动特点各不相同，分别满足于孔隙水和裂隙岩溶水的特点。
高等渗流力学(2015)-第五章-黄世军
o K m q pm p f
q—单位时间单位岩石体积流出的流体质量；α—形状因子。
第二节 双重介质单相渗流的数学模型
三、状态方程
假设孔隙介质，裂缝介质和地层流体均被认为是微可压缩 的，则裂缝孔隙压缩特性公式是：
f f 0 C f p f pi
基岩孔隙度 m压缩特性公式是：
f 和 K f —是裂缝系统的孔隙度和渗透率; m 和 K m —是基岩系统的孔隙度和渗透率;
则在双重介质渗流的微分方程中，有两项可以忽略：
Km f C f div(grad p f ) ( pm p f ) 0 t
Kf
忽略
p f
pm K m Km mCm div(grad pm ) ( pm p f ) 0 t
它相当于一个连续性方程,其中的渗流速度由两部分组成， 第一部分是纯裂缝中的渗流速度，第二部分是窜流速度引起的 附加渗流速度，即： Kf v grad p f C0 grad p f t
t
分析公式: Co
p f
div[
Kf
grad p f Co
grad p f ] 0 t
第八节 三重介质油藏试井理论分析基础
第一节 双重介质油藏模型
双重介质定义
具有裂缝和孔隙双重储油(气)和流 油(气)的介质我们称之为双重介质。 基岩
双重介质
裂缝
在一般情况下，裂缝所占的储集空间
大大小于基岩的储集空间，因此裂缝 孔隙度就小于基岩的孔隙度，而裂缝
的流油能力却大大高于基岩的流油能
力，因此裂缝渗透率就高于基岩的渗 透率，这种流油能力和供油能力的错
Kf
这就是考虑双重孔隙性和双重渗透性的双重介质渗流的微
《渗流力学》复习题及答案-
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？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。
渗流力学考前重点
0绪论渗流：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状各异、大小不一的孔隙的固体介质。
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。
其研究的对象是流体和多孔介质油气层渗流力学：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。
油气层渗流力学的研究方法1.建立地质模型 地质模型描述了流体渗流的地质条件，如地层的几何形态、孔隙结构、油层物理参数等。
2.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和物理化学规律3.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明确形式。
1基础知识和基本定律 油气储集层及其简化气顶 边水 底水 油气分界面 含气边缘 油水分界面 含油外、内缘 计算含油边缘开敞式油藏 供给边界 定压边界 封闭式油藏 封闭边界 1.油气层的孔隙结构模型 3种介质 7种结构 2.油气层的参数模型 油气藏中岩石和流体的物性参数是随机变化的难以用连续函数来描述其分布。
如地层的渗透率具有均质和非均质性、 向同各性和各向异性。
均质 各向同性等值参数模型：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。
等价参数模型：就是利用实物与模型等价的方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。
3与油藏有关的压力概念 1.原始地层压力 2.边界压力3.地层静压（目前地层压力） 4.井底压力及井底流压！！！ 5.折算压力 表示油层中各点液体具有的总能量。
基准面选取：通常取原始油水界面为基准面。
优点：在渗流规律研究中，直接使用折算压力，就不必考虑油层深度的影响，简化了理论推导和计算公式。
特性：在静止流体内部各点的折算压力相等。
6.压力梯度曲线 推算开发井原始地层压力4渗流过程中的力学分析 流体的重力和重力势能 流体的质量和惯性力 流体的粘度和粘滞力岩石及流体的压缩性和弹性力（岩石和流体压缩性的大小用压缩系数表示。
渗流力学1
物质守恒方程（连续性方程） 三、 物质守恒方程（连续性方程）
连续性方程的建立方法
– 微分法（无穷小分析法） – 积分法（矢量场分析法）
微分法建立连续性方程
• 以单相渗流为例（P. 32-33）
M’ z y x
M dx
M
M’’
首先考察x方向： 设M点的质量流速为： 则点M’的质量流速为： 点M’ ’的质量流速为：
—流体通过多孔介质的流动称为渗流。
• 渗流力学
—研究渗流的运动形态、运动规律的一 门学科，它是流体力学的一个重要分 支。
• 渗流力学的特点
—多学科交差渗透的一门边缘学科
二、 油气层渗流力学的发展概况
• 1856年——达西定律 • 1923年——气体在多孔介质中的渗流理论 • 1937 年 Muskat ——采油物理原理
∆ p L
四、高速渗流时
v
1. 现象
2. 研究的问题 3. 研究的思路和方法—借助于管流理论 4. 研究的结果
gradp
高速渗流规律
• 实验数据结果
lgλ 服从达西定律 层流区 过度区 紊流区 不服从达西定律
lgRe
判断线性流与非线性流的方法
•公式
R = e v kρ
2 3
λ
2 φ φk∆p ∆ = L 2ρ v
1 5 µφ 7 0
判断方法 Rekp=0.2—0.3
高速非达西流的数学描述
•指数式描述
dp v =c dL
n
1 ≤ n ≤1 2
•物理意义 n=1，达西流 n =0.5—1为过渡流； n =0.5 完全紊流区(渗流平方区, 惯性力成为主要的渗流阻力）
二项式描述
•描述的表达式
渗流力学第二章(石油)
渗流类型与特征
稳态渗流
压力梯度不变，流体流动速度 不随时间变化，是一种平衡状
态下的流动。
非稳态渗流
压力梯度随时间变化，流体流动 速度随时间变化，常见于烃类流 体在地层中的运移和聚集。
单相渗流
只有一种流体参与流动，如纯 油或纯气。
多相渗流
存在两种或多种流体参与流动 ，如油水两相或油气水三相。
渗流力学的研究方法
动态和产能。
物理模拟
02
构建实际油藏的缩小模型，通过实验方式模拟实际油藏的渗流
行为。
数据采集与处理
03
为了准确模拟油藏的渗流行为，需要收集大量的地质和流体数
据，并进行适当的处理和分析。
05
渗流力学的应用与发展
提高石油采收率的方法
化学驱油
利用化学剂改变油、水、岩石之间的界面性 质，提高驱油效率。
气体混相驱油
煤层气
利用煤层气开采技术将煤层中的甲烷气体提取出 来，实现能源的综合利用。
渗流力学的发展趋势与挑战
发展趋势
随着石油工业的发展，渗流力学的研究将更加深入，涉及的领域将更加广泛， 包括多相流、非牛顿流、纳米尺度流动等。
挑战
随着非常规石油资源的开发，需要解决复杂多变的流动和传热问题，如低渗透、 多孔介质中的流动、高温高压下的流动等。同时，还需要加强基础理论的研究 和实验技术的创新，以推动渗流力学的发展和应用。
THANKS
感谢观看
战略安全
石油是战略资源，对于维 护国家安全和国际政治稳 定具有重要意义。
渗流力学在石油工业中的应用
油藏工程
采收率提高
渗流力学是油藏工程的核心学科之一，用 于研究油藏的流体流动规律和储层特性， 指导油田的开发和生产。
渗流
H dr Q 2 2r dz r0 r H S Q 2kRS （8 — 11 ） R
S
H
r
r0
N
对平底大口井，福希海 梅认为过 水断面是椭圆形，流线 是双曲线， 产水量公式为 Q 4kr0 S （8 — 12)
图8—8 大口井
井群
完全潜水井井群 按势流叠加原理计算。 a.完全潜水井井群的 浸润面方程：
以上，多为不完全井，井底水量是 总量一部分。设一大口井，井壁四周不透水，井底为半球形， 供水仅能通过井底。过水断面是与井底同心的半球面，则 2 dz Q AU 2r k
三、渗流系数 渗流系数测定方法： （1）经验公式法，根据土壤粒径、形状、结构、孔隙率， 影响流体粘性的温度等参数所组成的经验公式估算。 （2）实验室方法，在实验室利用类似图9—1的装置及公式 （9—1）计算，方法简易，但不易取得未扰动土样。 （3）现场方法，在现场利用钻井或原有井作抽水或灌水实 验，根据水井的计算公式求 k 值。
1 2 J
1
dH
ds
2
0
图 9—2 测压管坡度
二、渐变渗流基本微分方程和浸润曲线 在无压渗流中，重力水自由表面称浸润表面，平面问题中 为浸润曲线。如图9—3所示，由裘皮幼公式
dH dh V kJ k (i ) dS dS 式中 i — 渗流底坡； i 0, 称为平坡； i 0, 称为顺坡； i 0, 称为逆坡。 下面仅给出i 0的浸润曲线方程，见图 8 — 4。 dh Q Q i , i 0; A bh; 令 q ds kA b q ds hdh k 2Q 2 l h12 h2 kb 2q 2 或 l h12 h2 （9 — 4） k Q 式中： q , 即单宽流量。 b （8 — 3）