气体渗流理论
渗流的基本原理和规律
渗流的基本原理和规律
四、渗流力学课的特点
• 渗流力学是研究油、气、水在油层中的运动形态和运动规律的 科学。
• 由于油层深埋在地下几千米处，看不见，摸不着，形式多样， 结构复杂，故渗流力学的研究以实验为基础，数学为手段。
渗流的基本原理和规律
一、力学分析
• 油、气、水在岩石中流动，必须要有力的作用
1.流体的重力和重力势能
流体由地球吸引受重力，和其相对位置联系起来，则表现
为重力势能，用压力表示：
Pz—表示重力势能的压力，Pa；
Pz gz
ρ—流体密度，g/cm3； z—相对位置高差，m；
g—重力加速度，m/s2。
渗流的基本原理和规律
• 油气层的概念 • 油藏类型 • 多孔介质
渗流的基本原理和规律
一、油气层的概念
• 油气层是油气储集的场所和流动空间，在其中油气水构成 一个统一的水动力学系统，包括含油区、含水区、含气区 及它们的过渡带。
• 在一个地质构造中流体是相互制约、相互作用的，每一局 部地区的变化都会影响到整体。
渗流的基本原理和规律
三、驱动类型
驱动类型不同油藏的开采特征就不同，故鉴别油藏 的驱动类型对油气田开发有重要意义。几个重要的开发指 标：
地层压力：油藏地层孔隙中流体的压力，也称油藏 压力，记为Pe；
井底压力：油井正常生产时在生产井底测得的压力， 也称流压，记为Pwf；
渗流的基本原理和规律
五、本课层物理
渗流力学
油藏工程 采油工程 数值模拟 试井分析 提高采收率原理 油藏保护
渗流的基本原理和规律
六、主要参考书
第5章 气体渗流理论
第5章
气体渗流理论
第5章
气体渗流理论
§5.1 气体渗流的数学模型
§5.2 气体的稳定渗流 §5.3 气井稳定试井 §5.4 气井不稳定渗流微分方程及其典型解 §5.5 气井的不稳定试井
§5.1 气体渗流的数学模型 基本假设条件：
① 气体单相渗流；
② 渗流符合线性运动规律；
2 p 2 p 2 p 1 p ~ ~ ~ ~ 2 2 2 t x y z
初始条件：
t 0,p ~ 0或p 0
p r r
r rw
Q 2Kh
边界条件：
p GT pa ~ r r r rw kh Z aTa a p ~ 0 r r re
2
2
Q
kh Z aTa pe - pw Z p aT ln re rw
§5.2 气体的稳定渗流
3、气体稳定渗流几何阻力系数
单向流：
Q
kA Z aTa 2 2 p1 - p 2 2L p aT Z
2 2
A R 2L
h R ln re rw
kh Z aTa pe - pw 平面径向流： Q Z p aT ln re rw
x pM k p kM p p x x RTZ x RT x Z x y kM p p y RT y Z y z kM p p z RT z Z z
§5.4气井不稳定渗流微分方程及其典型解
2、封闭圆形地层中心一口井以定产量G投产的解 （不稳定晚期的解） 带入拟压力
P 2w t P 20
《凝析气藏气液变相态渗流理论研究》
《凝析气藏气液变相态渗流理论研究》篇一一、引言凝析气藏是一种重要的能源资源，具有独特的气液变相态特性。
气液变相态渗流研究对于了解凝析气藏的开发利用、提高采收率及保障能源安全具有重要意义。
本文将围绕凝析气藏气液变相态渗流理论展开深入研究，为实际工程应用提供理论依据。
二、凝析气藏基本特性凝析气藏是指在地下高压高温环境下，烃类组分凝结为液体的气藏。
凝析气藏的主要特点是存在多相渗流，包括气体、轻质油和重质油等多种相态。
在储层条件下，由于温度和压力的变化，各相态之间会发生相互转化，导致渗流规律复杂多变。
三、气液变相态渗流理论基础在凝析气藏中，气液变相态渗流主要涉及以下几个方面：相态分布、多相渗流模型和传质过程等。
在理论研究过程中，我们需要充分考虑气体、液体的性质和流动特点，分析多相态间的转化关系以及其在不同储层条件下的分布特征。
在此基础上，我们提出了一种新型的气液变相态渗流模型，该模型能够更准确地描述凝析气藏的渗流规律。
四、模型建立与求解（一）模型建立针对凝析气藏的气液变相态渗流问题，我们建立了多相渗流模型。
该模型考虑了气体、轻质油和重质油等多种相态的分布和转化关系，以及储层条件对各相态的影响。
通过引入状态方程和物质守恒原理，我们建立了相应的数学模型。
（二）模型求解在模型求解过程中，我们采用了数值模拟方法。
通过对方程进行离散化处理，将其转化为易于求解的线性方程组。
在求解过程中，我们充分考虑了多相态的分布特征和转化关系，确保计算结果的准确性。
此外，我们还对求解过程中可能出现的问题进行了分析，并提出了相应的解决方案。
五、实验验证与结果分析（一）实验验证为了验证模型的准确性，我们进行了室内实验和现场试验。
室内实验主要针对不同储层条件下的凝析气藏进行模拟实验，以验证模型的适用性。
现场试验则通过收集实际生产数据与模型计算结果进行对比分析，以验证模型的可靠性。
（二）结果分析通过实验验证，我们发现所建立的多相渗流模型能够较好地描述凝析气藏的气液变相态渗流规律。
第六章 气体渗流理论
PM K P PM K P [ ] [ ] x RTZ ( P ) ( P ) x y RTZ ( P ) ( P ) y
PM K P PM [ ] [ ] z RTZ ( P ) ( P ) z t RTZ ( p )
nRT
RT
m M
RT
V
g PM
⊙对于真实气体：
m
PV ZnRT
g PM
ZRT 1 V 1 1 Z Cg ( )T C V P Z P
v
g a
(比 重)
PM Z a RTa P Z a Ta ZT Pa ZRT Pa M
真实气体
~ P dP C
P1 ~ ~ ~ P1 P2 ~ dP dP P2 P2 ~ P1
g
a
Pa M Z a RTa P ZT
P1
P2
Z a Ta a P dP Pa ZT
PM ZRT Z a Ta Pa
g
P 1 1 Z P [ 2 ] Z ( P ) P Z ( P ) p t
P P C( p ) Z ( P ) t
C( p )p P ( p ) C( p ) P P P [ ] [ ] K Z ( p ) ( p ) t K t Z KZ ( p ) t
P P P P P P P [ ] [ ] [ ] [ ] x Z ( P ) ( P ) x y Z ( P ) ( P ) y z Z ( P ) ( P ) z K t Z
P 1 P P Z P 又 [ ] 2 t Z ( P ) Z ( P ) t Z ( P ) p t
渗流力学要点整理
过程状况：是等温过程还是非等温过程；
系统状况：是单组分系统还是多组分系统，甚至是凝析系统；
相态状况：是单相还是多相甚至是混相；
流态状况：是服从线性渗流规律还是服从非线性渗流规律，是否物理化学渗流或非牛顿液体渗流。
3.确定未知数和其它物理量之间的关系
运动方程：速度和压力梯度的关系
岩石的状态方程
质量守恒方程（单相渗流的连续性方程、两相渗流的连续性方程）
单相渗流
=
div F=▽·F在矢量场F中的任一点M处作一个包围该点的任意闭合曲面S，当S所限定的区域直径趋近于0时，比值∮F·dS/ΔV的极限称为矢量场F在点M处的散度，并记作div F
两相渗流
油相
=
水相
油、气两相渗流
油相
=
油相
状态方程：物理参数和压力的关系
连续性方程：渗流速度v和坐标及时间的关系或饱和度与坐标和时间的关系：
确定伴随渗流过程发生的其它物理化学作用的函数关系（如能量转换方程、扩散方程等等）
4.写出数学模型所需的综合微分方程(组)
用连续性方程做为综合方程，把其它方程都代入连续性方程中，最后得到描述渗流过程全部物理现象的统一微分方程或微分方程组。
建立数学模型的步骤
1.确定建立模型的目的和要求
解决的问题:①压力P的分布②速度v的分布（包括求流量）③饱和度S的分布④分界面移动规律。
自变量：空间和时间，(x,y,z)或(r,θ,z)和时间t
因变量：压力P和速度v；两相或多相流S分布
其它参数：地层物性参数(如渗透率K、孔隙度ф、弹性压缩系数C、导压系数æ等)和流体的物理参数（如粘度μ、密度ρ、体积系数Bபைடு நூலகம்)
6_气体渗流理论
6
气体渗流理论
p C p p [ p] Z K Z t
p [ p] 0 Z
30
6
气体渗流理论
三、气体渗流微分方程的三种形式
p C p p [ p] Z K Z t
1、压力形式 2、压力平方形式
3、拟压力形式
31
6
气体渗流理论
1、压力形式
已影响到气体所占的容积；压力升高时，气体彼此接近而产
生斥力，压力降低，分子间距离稍远则产生引力，这都会影 响到气体所占有效容积的大小。只有当压力很低分子间距离
很大时，分子本身的体积和分子间的作用力才可忽略。
与理想气体相比，实际气体的压缩性会产生一定的偏差。
8
6
气体渗流理论
实际气体的状态方程：
pV ZRT
20
6
气体渗流理论
3、 连续性方程
气体渗流过程中的连续性方程的建立方法与原油渗流的连 续性方程的建立方法相同。广义的连续性方程：
() ( v) t
( v x ) ( v y ) ( v z ) () x y z t ( vx ) ( v y ) ( vz ) 0 x y z
Kp p 2 t Z t
42
6
气体渗流理论
Kp 2 p Z
Kp p 2 t Z t
p C p p [ p] Z K Z t
2
C
K t
43
6
气体渗流理论
2）拟压力与压力、压力平方的关系
拟压力与压力、压力平方之间存在一定的转换关系，这种关 系是由气体μZ乘积随压力的变化关系而得到表现的。
2
6
气体渗流理论
第五章-气体渗流理论
压力分布公式： 压力分布公式： 气体单向稳定渗流 液体单向稳定渗流
2
pe − pw p = pe − x L
2 2 2
pe − pw p = pe − x L
• 气体单向稳定渗流时，压力函数沿流程成 直线分布，而压力沿流程不成直线分布。 • 当x=常数时，p=常数，等压线是一族平行 于y轴的直线，由于流线和等压线互为正交， 所以流线是一族平行于x轴的直线。
k ∂p M ∂ p k ∂p ]=− [ ] µ ∂x RT ∂x Z µ ∂x k ∂p M ]=− µ ∂y RT k ∂p M ]=− µ ∂z RT ∂ p k ∂p [ ] ∂y Z µ ∂y ∂ p k ∂p [ ] ∂z Z µ ∂z
∂ (φρ ) ∂ pM =φ [ ] 右端 ∂t ∂t ZRT M 1 ∂p ∂ 1 =φ [ + p ( )] RT Z ∂t ∂t Z M 1 ∂p ∂ 1 ∂p =φ [ +p ( ) ] RT Z ∂t ∂p Z ∂t 1 M 1 ∂p ∂Z ∂p =φ [ + (− 2 ) p ] RT Z ∂t Z ∂p ∂t pM 1 1 ∂Z ∂p pM ∂p =φ [ − ] =φ C ( p) ZRT p Z ∂p ∂t ZRT ∂t
压力函数： 压力函数：
φµC ( p) k p ∂p k p ∇ ⋅[ ∇p ] = µ Z ∂t µZ k ~ = 2 k p dp + C ⇒ d~ = 2 k p dp p p ∫µ Z µZ
~ = 2 k p ∇p ⇒ ∇p µZ ∂~ p k p ∂p ⇒ =2 µ Z ∂t ∂t φµC ( p) ∂~ 1 ∂~ p p 2~ 渗流微分方程∇ p = = k ∂t η ∂t
渗流理论在农业节水灌溉技术
渗流理论在农业节水灌溉技术一、渗流理论概述渗流理论是研究液体或气体在多孔介质中运动规律的科学。
在农业节水灌溉技术中，渗流理论的应用至关重要，它能够帮助我们更好地理解水分在土壤中的运动过程，从而提高灌溉效率，减少水资源的浪费。
本文将探讨渗流理论在农业节水灌溉技术中的应用，分析其重要性、挑战以及实现途径。
1.1 渗流理论的基本原理渗流理论基于达西定律，该定律描述了在一定条件下，流体通过多孔介质的流速与压力梯度成正比的关系。
在农业灌溉中，土壤被视为多孔介质，水分的渗透和运动遵循这一基本原理。
1.2 渗流理论在农业中的应用渗流理论在农业中的应用主要体现在以下几个方面：- 灌溉系统设计：通过渗流理论，可以优化灌溉系统的布局，确保水分均匀分布，提高灌溉效率。
- 土壤水分管理：利用渗流理论，可以更准确地预测土壤水分的动态变化，为灌溉决策提供科学依据。
- 作物生长模型：渗流理论可以结合作物生长模型，预测作物对水分的需求，实现精准灌溉。
二、农业节水灌溉技术的发展农业节水灌溉技术是现代农业发展的重要组成部分，它通过科学的方法减少农业用水，提高水资源的利用效率。
本节将分析农业节水灌溉技术的发展现状、关键技术和未来趋势。
2.1 农业节水灌溉技术的发展现状随着全球水资源的日益紧张，农业节水灌溉技术得到了快速发展。
目前，滴灌、喷灌等高效节水灌溉技术已经被广泛应用，显著提高了农业用水效率。
2.2 农业节水灌溉技术的关键技术农业节水灌溉技术的关键技术包括以下几个方面：- 精准灌溉技术：通过精确控制灌溉量和时间，满足作物的水分需求，减少浪费。
- 土壤水分监测技术：利用土壤水分传感器等设备，实时监测土壤水分状况，为灌溉提供数据支持。
- 智能控制系统：结合现代信息技术，实现灌溉系统的自动化控制，提高灌溉管理的智能化水平。
2.3 农业节水灌溉技术的未来趋势未来农业节水灌溉技术的发展趋势将更加注重以下几个方面：- 系统集成：将灌溉技术与作物生长、土壤管理等系统集成，实现农业生态系统的优化。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
压力函数：
k p C ( p ) k p p [ p ] Z k Z t k p k p ~ ~ p 2 dp C dp 2 dp Z Z
k p ~ p 2 p Z ~ p k p p 2 t Z t ~ ~ C ( p ) p 1 p 2 ~ 渗流微分方程 p k t t
( vx ) ( v y ) ( vz ) ( ) [ ] x y z t
4、渗流微分方程
将运动方程和状态方程代入连续性方程
M p k p p k p p k p [ ( ) ( ) ( )] RT x Z x y Z y z Z z pM p C ( p) ZRT t p k p k p [ p ] C ( p ) Z Z k t k p C ( p) k p p [ p ] Z k Z t
压力函数：
p C ( p) p p [ p ] Z k Z t p p ~ ~ p 2 dp C dp 2 dp Z Z p ~ p 2 p Z ~ p p p 2 t Z t ~ ~ C ( p) p 1 p 2~ p k t t
§5.1 气体渗流数学模型 K 1、运动方程 v p
2、状态方程
pM m pV ZnRT Z RT ZRT M
1 dV 1 d 1 1 dZ C ( p) V dp dp p Z dp
( vx ) ( v y ) ( vz ) ( ) ( v ) [ ] x y z t
1 p ~ p 2 dp C Z
C ( p ) ~ p ~ p k t
2
p C ( p ) p p [ p ] Z k Z t
p ~ p 2 dp C Z
C ( p ) ~ p ~ p k t
2
[ p p ]
C ( p )
压力函数：
1 p C ( p ) 1 p p [ p ] Z k Z t 1 p 1 p ~ ~ p 2 dp C dp 2 dp Z Z
1 p ~ p 2 p Z ~ p 1 p p 2 t Z t ~ ~ C ( p ) p 1 p 2 ~ 渗流微分方程 p k t t
渗流微分方程
压力函数：
p [ pp] p k t ~ ~ p 2 pdp C dp 2 pdp ~ p 2 p p ~ p p 2p t t ~ ~ C ( p ) p 1 p 2~ p k t t
( ) pM [ ] 右端 t t ZRT M 1 p 1 [ p ( )] RT Z t t Z M 1 p 1 p [ p ( ) ] RT Z t p Z t M 1 p 1 Z p [ ( 2 ) p ] RT Z t Z p t pM 1 1 Z p pM p [ ] C ( p) ZRT p Z p t ZRT t
• 二阶非线性偏微分方程，目前为止还没有 精确的数学分析解，只能用数值方法近似 求解。 • 解析方法求解近似解——线性化方法，将 方程变成线性方程，求线性方程的解析解
线性化方法——压力函数
k p k 2 2 ~ ~ ~ p 2 dp C p1 p2 ( p1 p2 ) Z Z 1 p 1 2 2 ~ ~ ~ p 2 dp C p1 p2 ( p1 p2 ) Z Z p ~ p 2 dp C Z ~ p 2 pdp C 1 2 2 ~ ~ p1 p2 ( p1 p2 ) Z
k
p p t
~ p 2 pdp C
~ C ( p ) p ~ p
2
k
t
• 当引入压力函数以后，气体不稳定渗流微 分方程都具有完全相同的形式，只是各种 情况下压力函数具有不同的形式而已。 • 因此，各种情况下微分方程的解，当用压 力函数表示时，也必然具有完全相同的形 式。 • 采用压力函数方法，可使研究的问题简单 化，——渗流力学中非线性微分方程。
3、连续性方程
( vx ) ( v y ) ( vz ) ( ) [ vx ) pM k p M p k p [ ] [ ] x x ZRT x RT x Z x ( v y ) pM k p M p k p [ ] [ ] y y ZRT y RT y Z y ( vz ) pM k p M p k p [ ] [ ] z z ZRT z RT z Z z
C ( p )
渗流微分方程
压力函数
k p C ( p ) k p p [ p ] Z k Z t k p ~ p 2 dp C Z
渗流微分方程
~ C ( p ) p 2 ~ p k t
1 p C ( p ) 1 p p [ p ] Z k Z t
2 2 ~ ~ p1 p2 ( p1 p2 )