1_油气层渗流力学基础解析
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油气层渗流力学第二版第二章(张建国版中国石油大学出版社).
运动方程 v K p
连续性方程
(v) 0
( K p) 0
K/μ是常数
( K p) 0
x
p x
y
p y
z
p z
0
2 p 2 p 2 p 0 x 2 y 2 z 2
单相不可压缩液体在均质地层中稳定渗流的数学模型
2 p 2 p 2 p 0
x 2 y 2 z 2
描述运动要素（速度、密度、饱和度、浓度）随时间和坐 标的变化关系，在稳定渗流时则是描述这些要素和坐标之间的 变化。
常见连续性方程 单相流体连续性方程 两相流体连续性方程 带传质扩散过程的连续性方程
连续性方程建立方法 微分法建立连续性方程 积分法建立连续性方程
➢ 微分法建立连续性方程 渗流环境 渗流系统
➢ 积分法建立连续性方程
dt
( )
t
dV
dt
s
vndS
根据奥高定律
s vndS (v)dv
Ώ的任意性假定被积函数在Ώ连续，单相渗流的连续性方程为
( ) (v)
t
( ) (v) 0
t
第五节 典型油气渗流微分 方程的推导
一、单相不可压缩性液体稳定渗流微分方程
假设单相液体在均质介质中的渗流为满足线性渗流规律 的等温稳定渗流过程，不考虑多孔介质及流体的压缩性。
利用渗流物理基础实验认识力学现象和规律，是建 立数学模型的关键。
➢ 科学的数学方法
无穷小微元体上：分析力学现象，物理量之间内在联 系，建立微分方程（数学模型）。数学模型建立后，用数 学理论论证是否有解？连续？唯一？
二、渗流数学模型的结构
渗流数学模型要综合反映渗流过程中，各种现象（力 学、物理学、化学及相互作用）的内在联系，其内容包括：
油气层渗流力学第三章1
1 d (r dP ) 0 积分 r dr dr
再积分
r
dP dr
c1
P c1 ln r c2 ①
代入边界条件得：
Pe c1 ln re c2 ② Pwf c1 ln rw c2 ③
②-③
c1
Pe Pwf ln re
rw
②-①或①-③并代
入边界条件 c1
P Pe
Pe Pwf ln re
★降低原油粘度 可提高产量，如热力采油等；
★供给半径 re 和油井半径rw 均在对数内，其变化对产量 q 影响较小。
②实际应用时，产量公式中各物理量可如下确定：
★ Pwf 可以实测；
2a
★ Pe 用目前地层压力代替； L
★ re 一般根据实际井网形状
A
确定，如图所示则：
→泄油面积： A 2aL
q 2Kh(Pe Pwf ) ln re
rw
又由产量公式变形：Pe Pwf q 代入压力分布公式得： ln re 2Kh
rw
P
Pe
q 2Kh
ln
re r
或
P
Pwf
q ln 2Kh
r rw
3. 结果分析
P ●压力分布公式表
明：压力与坐标 r 呈对
数关系，从整个地层看 Pe
P
，地层各点压力分布是
解： 方法Ⅰ：由稳定流连续性关系求。
rw r1
PrrPrrPe1Pwef区区间间22qq内 内K21K压压21hh力力llnn分分rrrrew布布规规律律为为渗：：透K率2突P变wKf 的1 rP1r圆e1 形地Pe层r
由稳定流连续性关系：
q1 q2 q
可求出产量 q 为：
油气层渗流力学
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。
次生孔隙发育程度
粘土充填孔隙
全直径岩心X-CT二维扫描002号切片，可见 大孔洞与裂缝连通
油气层渗流力学的基本概念
的渗流理论；
↓1923年，列宾宗首先提出气体在多孔介质中 ↓ 1937年，马斯凯特发表了关于均质流体渗 ↓ 30年代初，人们研究了液体弹性及岩石压
流的重要著作；
缩性对渗流的影响。到1948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； 建立了混气液体的渗流理论；
↓ 1936年，在研究相渗透率的基础上，初步
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， 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 说分三步： 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。
v v
vx
x
vy o
y
M
§2.2 渗流基本微分方程的建立
二、状态方程
状态方程：描述液体、气体、岩石的状态参数随压力变化 规律的数学方程。 1.液体的状态方程 ( ρ )
CL = − 1 ΔVL VL ΔP CL = −
取全微分 整理
油气层渗流力学的发展概况
●现阶段研究特征及发展趋势 1.广泛应用计算机及现代数学方法进行渗 流力学研究。 展。 2.油气渗流理论的研究内容日趋向纵深发 ①物理化学渗流的研究； ② 裂缝、双重介质、三重介质渗流规律 的研究； ③地层非均质性对渗流影响的研究。
次生孔隙发育程度
粘土充填孔隙
全直径岩心X-CT二维扫描002号切片，可见 大孔洞与裂缝连通
油气层渗流力学的基本概念
的渗流理论；
↓1923年，列宾宗首先提出气体在多孔介质中 ↓ 1937年，马斯凯特发表了关于均质流体渗 ↓ 30年代初，人们研究了液体弹性及岩石压
流的重要著作；
缩性对渗流的影响。到1948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； 建立了混气液体的渗流理论；
↓ 1936年，在研究相渗透率的基础上，初步
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， 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 说分三步： 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。
v v
vx
x
vy o
y
M
§2.2 渗流基本微分方程的建立
二、状态方程
状态方程：描述液体、气体、岩石的状态参数随压力变化 规律的数学方程。 1.液体的状态方程 ( ρ )
CL = − 1 ΔVL VL ΔP CL = −
取全微分 整理
油气层渗流力学的发展概况
●现阶段研究特征及发展趋势 1.广泛应用计算机及现代数学方法进行渗 流力学研究。 展。 2.油气渗流理论的研究内容日趋向纵深发 ①物理化学渗流的研究； ② 裂缝、双重介质、三重介质渗流规律 的研究； ③地层非均质性对渗流影响的研究。
油气层渗流力学课件
详细描述
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。
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。
油气层渗流力学
是否物理化学渗流或非牛顿液体渗流
三、建立数学模型的步骤
3、确定未知量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
dp
vi
f ( A, B, ) dx
状态方程：物理参数和压力关系 Ai fi ( p), Bi fi ( p)
连续性方程：渗流速度V和坐标及时间 或饱和度与坐标和时间的关系
[ vx
(vx )
x
dx ]dydzdt 2
dt 时间内，从右侧面流出微元体的质量流量为：
[ vx
(vx )
x
dx ]dydzdt 2
则微元体在dt 时间内，沿 x 方向流入流出的质量流量差为：
同理：
y方向
z 方向
(vx ) dxdydzdt
x
(vy ) dxdydzdt
流体力学、物理学和化学问题的总和，并且还要描述这些现象 的内在联系。因此，建立基本渗流微分方程要考虑包括以下几 方面的因素：
﹡ 渗流过程是流体运动的过程，必然受运动方程支配； ﹡ 渗流过程又是流体和岩石的状态不断改变的过程，所 以需要建立流体和岩石的状态方程； ﹡ 质量守恒定律是自然界的一般规律，因此基本渗流微 分方程的建立必须以表示物质守恒的连续性方程为基础；
单相微可压缩流体在微可压缩地层中按达西定律渗流的 渗流基本微分方程。
式中 2 为拉普拉斯算子（算符）。
2 2 2 2
x2 y2 z 2
为哈密尔顿算子（算符）。
i
j
k
x y z
v () (v) 0 t v K P
三、建立数学模型的步骤
3、确定未知量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
dp
vi
f ( A, B, ) dx
状态方程：物理参数和压力关系 Ai fi ( p), Bi fi ( p)
连续性方程：渗流速度V和坐标及时间 或饱和度与坐标和时间的关系
[ vx
(vx )
x
dx ]dydzdt 2
dt 时间内，从右侧面流出微元体的质量流量为：
[ vx
(vx )
x
dx ]dydzdt 2
则微元体在dt 时间内，沿 x 方向流入流出的质量流量差为：
同理：
y方向
z 方向
(vx ) dxdydzdt
x
(vy ) dxdydzdt
流体力学、物理学和化学问题的总和，并且还要描述这些现象 的内在联系。因此，建立基本渗流微分方程要考虑包括以下几 方面的因素：
﹡ 渗流过程是流体运动的过程，必然受运动方程支配； ﹡ 渗流过程又是流体和岩石的状态不断改变的过程，所 以需要建立流体和岩石的状态方程； ﹡ 质量守恒定律是自然界的一般规律，因此基本渗流微 分方程的建立必须以表示物质守恒的连续性方程为基础；
单相微可压缩流体在微可压缩地层中按达西定律渗流的 渗流基本微分方程。
式中 2 为拉普拉斯算子（算符）。
2 2 2 2
x2 y2 z 2
为哈密尔顿算子（算符）。
i
j
k
x y z
v () (v) 0 t v K P
《油气层渗流力学》讲授内容及作业
《油气层渗流力学》讲授内容及作业第一章油气渗流力学基础第一节油气藏类型及其外部形态的简化（全讲）第二节油气藏内部储集空间结构的简化（全讲）第三节多孔介质及连续介质场（全讲）第四节渗流过程中的概念及渗流形态的简化（全讲）第二章油气渗流的基本规律第一节油气渗流的力学分析（全讲）第二节油气渗流的达西定律（全讲）第三节油气渗流的非达西定律（全讲）第四节两相渗流规律（全讲）第三章单相液体渗流数学模型第一节渗流数学模型的建立原则（全讲）第二节渗流数学模型的微分方程（全讲）第三节渗流数学模型的定解条件（全讲）第四章单相液体稳定渗流理论第一节单相液体稳定渗流理论（全讲）第二节井的不完善性对渗流的影响（全讲）第三节多井干扰与势的叠加理论（全讲）第四节等值渗流阻力法（简要提到）第五章单相液体不稳定渗流理论第一节弹性不稳定渗流的物理过程（全讲）第二节弹性液体不稳定渗流理论（全讲）第三节不稳定渗流的井间干扰（全讲）第六章气体渗流理论第一节气体渗流微分方程（全讲）第二节气体稳定渗流理论（全讲）第三节气体不稳定渗流理论（全讲）第七章油水两相渗流理论第一节影响水驱油非活塞性的因素（全讲）第二节油水两相渗流理论（全讲）第三节油水两相渗流理论的应用（全讲）第八章油气两相渗流理论第一节油气两相渗流的物理过程（全讲）第二节油气两相渗流的微分方程（重点阐述微分方程的建立方法）第三节油气两相稳定渗流理论（重点阐述稳定渗流研究的目的）第四节油气两相不稳定渗流理论（重点阐述不稳定渗流研究的目的）第九章双重介质渗流理论第一节双重介质油藏模型（全讲）第二节双重介质油藏渗流微分方程（全讲）第三节双重介质油藏渗流理论（全讲）第十章复杂渗流理论（简要提到）第一节传质扩散流体渗流理论第二节非牛顿液体渗流理论《油气层渗流力学》作业第一章油气层渗流力学基础：p26，第1、2、3题。
第二章油气渗流的基本规律：p44，第1、2题。
第三章单相液体渗流数学模型：p62，第7、8题。
油气层渗流
（2）直线不渗透边界附近一口生产井的反映 汇点反映法
镜像反映的基本原则： 不渗透边界是“同号”等产量反映，反映后不渗透边界保
持微分流线；供给边界是“异号”等产量反映，反映后供给 边界保持为等势线。
（3）复杂断层的反映 a
习题：
两断层相交成120度角，在分角线上有一口生产井，求该井 的产量（t/d）。
r1r2
C
等势线族方程为： r1 r2 C0
x a2 y2 x a2 y2 C02
在生产井的井壁上， q
w 2 ln 2a Rw C
在供给边缘上，
e
q
2
ln
Re 2
C
整理得，
Q
2Kh(Pe Pw ln Re2
)
2a Rw
5 考虑边界效应的镜像反映法
（1）直线供给边缘附近一口生产井的反映 汇源反映法
4圆形供给边界偏心井的反映2are弹性不稳定渗流的物理过程1水压弹性驱动油井以定产量生产时地层内压力传播规律油井以定压生产时地层内压力传播规律1水压弹性驱动油井以定产量生产时地层内压力传播规律油井以定压生产时地层内压力传播规律2封闭弹性驱动油井以定产量生产时地层内压力传播规律拟稳定状态油井以定压生产时地层内压力传播规律2封闭弹性驱动油井以定产量生产时地层内压力传播规律油井以定压生产时地层内压力传播规律数学模型求解方法
油气层渗流力学
一.渗流的基本概念和基本规律 二.渗流的数学模型 三 .单相液体稳定渗流理论 四 .弹性微可压缩液体不稳定渗流 五 .两相渗流理论
一 渗流的基本概念和基本规律
1 基本概念
多孔介质 由毛细管或微毛细管结构组成的介质。
渗流
流体通过多孔介质的流动。
渗流力学 研究渗流的运动形态和运动规律的科学。
镜像反映的基本原则： 不渗透边界是“同号”等产量反映，反映后不渗透边界保
持微分流线；供给边界是“异号”等产量反映，反映后供给 边界保持为等势线。
（3）复杂断层的反映 a
习题：
两断层相交成120度角，在分角线上有一口生产井，求该井 的产量（t/d）。
r1r2
C
等势线族方程为： r1 r2 C0
x a2 y2 x a2 y2 C02
在生产井的井壁上， q
w 2 ln 2a Rw C
在供给边缘上，
e
q
2
ln
Re 2
C
整理得，
Q
2Kh(Pe Pw ln Re2
)
2a Rw
5 考虑边界效应的镜像反映法
（1）直线供给边缘附近一口生产井的反映 汇源反映法
4圆形供给边界偏心井的反映2are弹性不稳定渗流的物理过程1水压弹性驱动油井以定产量生产时地层内压力传播规律油井以定压生产时地层内压力传播规律1水压弹性驱动油井以定产量生产时地层内压力传播规律油井以定压生产时地层内压力传播规律2封闭弹性驱动油井以定产量生产时地层内压力传播规律拟稳定状态油井以定压生产时地层内压力传播规律2封闭弹性驱动油井以定产量生产时地层内压力传播规律油井以定压生产时地层内压力传播规律数学模型求解方法
油气层渗流力学
一.渗流的基本概念和基本规律 二.渗流的数学模型 三 .单相液体稳定渗流理论 四 .弹性微可压缩液体不稳定渗流 五 .两相渗流理论
一 渗流的基本概念和基本规律
1 基本概念
多孔介质 由毛细管或微毛细管结构组成的介质。
渗流
流体通过多孔介质的流动。
渗流力学 研究渗流的运动形态和运动规律的科学。
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。
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14
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
21
1、第一章油气层渗流力学基础
颗粒经胶结物胶结而成，砂含量>50%的陆源碎屑岩
砂岩油藏： 储层岩石为砂岩
灰岩(碳酸盐岩）油藏： 储层岩石为灰岩
22
1、第一章油气层渗流力学基础
构造圈闭：背斜、断层 （2）圈闭 地层圈闭：
岩性圈闭：透镜体
• 油相位于大孔隙
• 束缚水位于小孔隙
So +Sw=1
19
1、第一章油气层渗流力学基础
二、油气藏类型
1、油气藏分类
构成油气藏的两大要素：储层和流体 储层岩石类型：岩性 储层（油藏）形态：圈闭类型 储集空间类型：孔隙类型
流体类型：流体性质
流体在储层（油气藏）中的分布：接触关系
20
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
含油 外缘
含油 内缘
12
1、第一章油气层渗流力学基础
含油（气）面积
油气界面 油水界面
气
油藏外边缘所圈闭的
油
水
面积，称含油面积。 对油气藏来讲，即为
含气 边缘 含油 外缘
含油气面积。
纯气藏的气藏外边缘
所圈闭的面积，称含气
面积。
含油 内缘
13
1、第一章油气层渗流力学基础
（4）边水和底水
位于油（气）藏外边缘以 外的水称边水。油藏的内 含油面积不为0，油藏部分 含油面积与水接触。 位于油（气）藏边缘以内 从下面承托着油（气）的 水称为底水。油藏的内含 油面积为0，油藏整个含 油面积与水接触。
1、第一章油气层渗流力学基础
第一章 油气层渗流力学基础
1
1、第一章油气层渗流力学基础
研究对象：油气藏
外部几何形状+内部孔隙结构，非常复杂
原始状态及流动中流体分布关系复杂 怎样对复杂的油藏进行渗流理论研究，认识 油气渗流的普遍规律，建立通用的数学方程？ 办法：油气藏抽象及简化。
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1、第一章油气层渗流力学基础
气顶高度：油气接触面和油气藏最高点之间的高度差
油气藏高度：油藏高度＋气顶高度
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1、第一章油气层渗流力学基础
（2）油（气）藏外（内）边缘
油气界面 油水界面
气
油
水
油气接触面与油层顶 面的交线称含气边缘
含气 边缘 含油 外缘
含油 内缘
10
1、第一章油气层渗流力学基础
油气界面 油水界面
气 油
油水接触面与油层底
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
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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
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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
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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
底油（油环）气藏
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1、第一章油气层渗流力学基础
ho
边水(edge water) h Oil Water Aoi
底水(bottom water)
Gas
h
ho
Ao
气顶（底水）油藏 Gas Oil
底油（油环）气藏
Gas
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1、第一章油气层渗流力学基础
我国已发现大小油气田400余个，其中大多数油气田 已经投入开发。 油气田开发实践证明，我国油藏类型十分丰富，但 油气储层的特点是以陆相储层为主。 我国石油工作者依据储层特征将发现的油藏分成了 七大类20个亚类，其中常见的有8个亚类。 教材p4：表1-1。
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1、第一章油气层渗流力学基础
干气：XC5<100g/m3
气藏
（4）流体性质 （烃类相态） 油藏
湿气： XC5=干气-凝析气
凝析气：XC5较多
轻质油：<0.9
稠 油：>0.9
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1、第一章油气层渗流力学基础
边水油气藏 （5）接触关系 （指圈闭中油、气 、水之间的分布和 相互关系） 底水油气藏
气顶（底水）油藏
水 面的交界线称油藏内
边缘或称含水边缘。
油水接触面与油层顶
含气 边缘 含油 外缘
面的交界线称油藏外
边缘或称含油边缘。
含油 内缘
如果油气藏的高度小于油气层的厚度时，油（气） 藏的内边缘就不存在（底水油藏）。 11
1、第一章油气层渗流力学基础
（3）含油（气）面积
油
油水界面
水
油藏外边缘所圈闭的面 积，含油面积。
地层超覆圈闭：岸边逐层沉积作用形成。 河流、湖泊、海洋等一次次水进水退，储 层与非储层交错沉叠
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1、第一章油气层渗流力学基础
孔隙(粒间孔隙) （3）孔隙类型 裂缝 溶洞
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1、第一章油气层渗流力学基础
单一介质：岩石中只有一种类型的孔隙存在
双重介质：岩石中有两种类型的孔隙存在
多重介质：岩石中有两种类型以上的孔隙存在
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。
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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。
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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。
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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
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1、第一章油气层渗流力学基础
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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
颗粒经胶结物胶结而成，砂含量>50%的陆源碎屑岩
砂岩油藏： 储层岩石为砂岩
灰岩(碳酸盐岩）油藏： 储层岩石为灰岩
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1、第一章油气层渗流力学基础
构造圈闭：背斜、断层 （2）圈闭 地层圈闭：
岩性圈闭：透镜体
• 油相位于大孔隙
• 束缚水位于小孔隙
So +Sw=1
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1、第一章油气层渗流力学基础
二、油气藏类型
1、油气藏分类
构成油气藏的两大要素：储层和流体 储层岩石类型：岩性 储层（油藏）形态：圈闭类型 储集空间类型：孔隙类型
流体类型：流体性质
流体在储层（油气藏）中的分布：接触关系
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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
含油 外缘
含油 内缘
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1、第一章油气层渗流力学基础
含油（气）面积
油气界面 油水界面
气
油藏外边缘所圈闭的
油
水
面积，称含油面积。 对油气藏来讲，即为
含气 边缘 含油 外缘
含油气面积。
纯气藏的气藏外边缘
所圈闭的面积，称含气
面积。
含油 内缘
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1、第一章油气层渗流力学基础
（4）边水和底水
位于油（气）藏外边缘以 外的水称边水。油藏的内 含油面积不为0，油藏部分 含油面积与水接触。 位于油（气）藏边缘以内 从下面承托着油（气）的 水称为底水。油藏的内含 油面积为0，油藏整个含 油面积与水接触。
1、第一章油气层渗流力学基础
第一章 油气层渗流力学基础
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1、第一章油气层渗流力学基础
研究对象：油气藏
外部几何形状+内部孔隙结构，非常复杂
原始状态及流动中流体分布关系复杂 怎样对复杂的油藏进行渗流理论研究，认识 油气渗流的普遍规律，建立通用的数学方程？ 办法：油气藏抽象及简化。
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1、第一章油气层渗流力学基础
气顶高度：油气接触面和油气藏最高点之间的高度差
油气藏高度：油藏高度＋气顶高度
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1、第一章油气层渗流力学基础
（2）油（气）藏外（内）边缘
油气界面 油水界面
气
油
水
油气接触面与油层顶 面的交线称含气边缘
含气 边缘 含油 外缘
含油 内缘
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1、第一章油气层渗流力学基础
油气界面 油水界面
气 油
油水接触面与油层底
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
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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
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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
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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
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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
底油（油环）气藏
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1、第一章油气层渗流力学基础
ho
边水(edge water) h Oil Water Aoi
底水(bottom water)
Gas
h
ho
Ao
气顶（底水）油藏 Gas Oil
底油（油环）气藏
Gas
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1、第一章油气层渗流力学基础
我国已发现大小油气田400余个，其中大多数油气田 已经投入开发。 油气田开发实践证明，我国油藏类型十分丰富，但 油气储层的特点是以陆相储层为主。 我国石油工作者依据储层特征将发现的油藏分成了 七大类20个亚类，其中常见的有8个亚类。 教材p4：表1-1。
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1、第一章油气层渗流力学基础
干气：XC5<100g/m3
气藏
（4）流体性质 （烃类相态） 油藏
湿气： XC5=干气-凝析气
凝析气：XC5较多
轻质油：<0.9
稠 油：>0.9
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1、第一章油气层渗流力学基础
边水油气藏 （5）接触关系 （指圈闭中油、气 、水之间的分布和 相互关系） 底水油气藏
气顶（底水）油藏
水 面的交界线称油藏内
边缘或称含水边缘。
油水接触面与油层顶
含气 边缘 含油 外缘
面的交界线称油藏外
边缘或称含油边缘。
含油 内缘
如果油气藏的高度小于油气层的厚度时，油（气） 藏的内边缘就不存在（底水油藏）。 11
1、第一章油气层渗流力学基础
（3）含油（气）面积
油
油水界面
水
油藏外边缘所圈闭的面 积，含油面积。
地层超覆圈闭：岸边逐层沉积作用形成。 河流、湖泊、海洋等一次次水进水退，储 层与非储层交错沉叠
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1、第一章油气层渗流力学基础
孔隙(粒间孔隙) （3）孔隙类型 裂缝 溶洞
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1、第一章油气层渗流力学基础
单一介质：岩石中只有一种类型的孔隙存在
双重介质：岩石中有两种类型的孔隙存在
多重介质：岩石中有两种类型以上的孔隙存在