渗流的基本概念和基本规律

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渗流力学知识点总结

渗流力学知识点总结

渗流力学知识点总结一、渗流基本理论1.渗流的基本概念渗流是指流体在多孔介质中的流动现象。

多孔介质是由孔隙和固体颗粒组成的介质,流体可以通过孔隙和固体颗粒之间的空隙进行流动。

渗流现象在自然界和工程领域都有着广泛的应用,如地下水的运移、石油的开采、地下储层的注水等。

2.渗透性与渗透率渗透性是指单位压力下单位面积介质对流体的渗透能力,通常用渗透率来描述。

渗透率是介质内渗流速度与流体粘滞力之比。

一般来说,渗透性越大,渗透率越高,介质对流体的渗透能力越强。

3.渗透压力与渗透率渗透压力是指多孔介质内部由于孔隙中流体分布不均匀而产生的压力。

渗透压力的大小与介质的孔隙结构、流体的性质、地下水位等因素有关,它是影响渗流速度和方向的重要因素。

4.达西定律达西定律是描述渗透性与渗流速度之间关系的定律,它指出在流体粘滞力不考虑的条件下,渗透速度与渗透压力成正比,与渗透率成反比。

达西定律为渗流理论研究提供了重要的基础。

二、多孔介质渗流规律1.多孔介质的渗流特性多孔介质是由孔隙和固体颗粒组成的介质,它具有复杂的微观结构和介质性质。

渗流在多孔介质中受到许多因素的影响,如介质的孔隙度、渗透率、渗透性等,这些因素决定了渗流规律的复杂性和多样性。

2.渗流方程渗流方程是描述多孔介质中流体运移规律的方程,它通常由渗流方程和质量守恒方程两部分组成。

渗流方程描述了流体在多孔介质中的流动规律,它是渗流力学研究的核心内容。

3.多孔介质的稳定性多孔介质中的渗流现象可能受到介质本身的稳定性限制。

孔隙结构、流体的性质以及渗透压力等因素都会影响介质的稳定性,这对渗流速度和方向产生重要影响。

4.非均质多孔介质中的渗流非均质多孔介质中的渗流现象通常较为复杂,其渗透率、孔隙度、渗透性等参数都可能在空间上呈现非均匀性。

对非均质多孔介质中渗流规律的研究对于实际工程应用具有重要意义。

三、非线性渗流1.非线性渗流模型非线性渗流模型是描述介质非线性渗流现象的数学模型。

1地下水渗流基本概念与基本定律

1地下水渗流基本概念与基本定律

(4)实际平均流速(Mean actual velocity)是多孔介质中地下水通过空隙面积 的平均速度;地下水流通过含水层过水断面的平均流速,其值等于流量除以过水断 面上的空隙面积,量纲为L/T。记为。它描述地下水锋面在单位时间内运移的距离
,是渗流场空间坐标的离散函数。表示为:
渗流速度 = n 实际平均流速
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。 (1) 第一类为地下水在多孔介质的孔隙或遍布于介质中的裂 隙运动,具有统一的流场,运动方向基本一致; (2) 另一类为地下水沿大裂隙和管道的运动,方向没有规律 ,分属不同的地下水流动系统。
地下水动力学
安徽理工大学 地球与环境学院 水资源与规划系
Ch1 地下水渗流基本概念与基本定律
(2) 连通性:封闭和畅通,有效和无效。
(3) 压缩性:固体颗粒和孔隙的骨架具有压缩性。 (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,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
地下水动力学
安徽理工大学 地球与环境学院 水资源与规划系
Ch1 地下水渗流基本概念与基本定律
2、水力坡度[水力梯度](hydraulic gradient):在渗流场中大小等于梯 度值,方向沿等水头面的法线并指向水头下降方向的矢量,用J表示。
式中 分别为:
——法线方向单位矢量。在空间直角坐标系中,其三个分量
2、层流与紊流 层流(laminar flow):水流流束彼此不相混杂、运动迹线呈近似 平行的流动。 紊流(turbulent flow):水流流束相互混杂、运动迹线呈不规则 的流动。

水力学-渗流可编辑全文

水力学-渗流可编辑全文

2.3lg
a0 H 2 a0
浸润曲线:
y
x
L L m2hk
H12 hk 2
hk 2
15.7 渗流场的基本微分方程式及 其解法简介
为了解渗流的区内各点的渗流流速和动 水压强,进行渗流场的求解
渗流场的连续性方程:
ux uy ux 0 x y z
运动方程:
ux
k
H x
uy
k
渗流的类型: 恒定渗流和非恒定渗流 均匀渗流及非均匀渗流 渐变渗流及急变渗流 有压渗流和无压渗流
15.2 渗流的基本定律—达西定律
达西定律:均质孔隙 介质中渗流流速与水 力坡度的一次方成比 例并与土的性质有关
v Q kJ A
或 v k dH
ds
适用条件:
适用于层流渗流,水利工程中绝大多 数 渗流属于层流范围
CH15 渗流
渗流常出现在:经过挡水建筑物中、水 工建筑物地基中、集水建筑物中、水库 及河道
本章研究渗流的流速、压强分布、渗流 的流量、渗流的水面线等
15.1 渗流的基本概念
渗流是水在土中的存在形式:汽态水、 吸着水、薄膜水、毛细水、重力水
假定:渗流是在均质各向同性土中的
渗流模型—认为渗流是充满了整个孔隙 介质区域的连续水流 模型取代真实渗流的原则: 1、流量相等 2、确定作用面动水压强相等 3、阻力相等即水头损失相等
渗流的临界雷诺数为:
Re
1
vd
0.75n 0.23
非层流渗流,其流动规律为:
v kJ 1m
渗透系数 k 的确定
主要取决于颗粒形状、大小、不均匀系 数及水温
经验法、室内测定法、野外测定法
15.3 地下河槽中恒定均匀渗流和 非均匀渐变渗流

第1章 渗流的基本概念和基本规律

第1章 渗流的基本概念和基本规律

二、与油藏有关的压力概念
1、原始地层压力 Pi
藏在开发以前,整个油藏处于平衡状态,此时油层中流体 所承受的压力称为“原始地层压力”。
说明:当油层倾角较大时,各井油层中部深度各 不相同。矿场实践表明,在油藏开发前的原始状况下, 各井原始地层压力也是不相等的。
获取方法: 在开发初期,可以根据第一批探井获得。 思考:开发中后期,如何获得?
4、孔隙结构复杂性
储集层的五种特性
决定了渗流的特点:渗流阻力大;渗流速度慢
第二节 多孔介质及连续介质场
一、多孔介质的特点及分类
5、多孔介质分类
单纯介质
粒间孔隙 纯裂缝
三 种 介 质 七 种 结 构
纯溶洞 裂缝-孔隙
双重介质
溶洞-孔隙
裂缝-溶洞
三重介质
孔隙-裂缝-溶洞
第二节 多孔介质及连续介质场
一、多孔介质的特点及分类
且油藏具有明显的倾角时这种能量才起作用。
油藏具有明显的 倾角时这种驱动 方式 才起作用
第三节 渗流过程中的力学分析及驱动类型
6、驱动方式小结及三次采油介绍
在流体流向井底的过程中,往往是各种能量同时起作用, 区别在于每种能量发挥作用的大小不同,在某个时期,某 种能量会处于主导地位,其它能量处于从属地位,那么, 在某个时期内,什么能量处于主导地位,就叫做什么驱。
=9.435MPa prB>prA,所以油从B流向A。
A
z 10 m
B
第三节 渗流过程中的力学分析及驱动类型
三、油藏驱动类型及驱动能量
1、水压驱动
来源于与外界连通的边水或人工注入水。
注水井 边水压能
生产井
第三节 渗流过程中的力学分析及驱动类型

地下水的渗流运动

地下水的渗流运动
雷 诺 数 ( Re ) 为 1-10 的 层 流 才 符合达西定律。
天然条件下地下水的渗流速度通 常很缓慢,绝大部分为层流运动, 一般可用线性定律描述其运动规 律。
19
10.2 地下水运动的基本定律
二、非线性渗透定律
➢ 紊流:
哲才公式
v Kc i
➢ 混合流:介于层流与紊流之间的水流。
斯姆莱盖尔公式 v K c m i
三、水力坡度
指沿渗透途径上的水头降低值(损失)与相应的渗流长度之
比。
IH1H2 Hh
L12
LL
物理含义:代表渗流过程中,单位渗透途径上机械能的损 失。
渗流过程中总机械能的损耗原因(与水力学相近):液体的粘 滞性(水质点间的摩檫阻力)及固体颗粒表面对水流的反作用力 (水与隙壁间的阻力)。
8
10.1 渗流的基本概念
11
10.1 渗流的基本概念
四、流线与流网
流网:渗流场某一典型剖面或切面上,由一系列等水头 线与流线组成的正交网格。(剖面流网、平面流网)
流 网 示 意 图
平行流网
辐射流网
12
10.1 渗流的基本概念
四、流线与流网
流网特点:
1. 流线与等水头线垂直(正交); 2. 相邻两条等势线间的势差为常量,相邻两条流线
3
概化后的理想渗流
ห้องสมุดไป่ตู้
图1-1-0b 在一般管道中的普通水流
颗粒
孔隙
A
图1-1-3a 地下水实际流线
颗粒
孔隙
B
4
10.1 渗流的基本概念
二、过水断面和渗透速度 ➢ 过水断面
指含水层中水与渗流流向垂直的的断面,包括骨架和空 隙在内的断面。可以是平面,也可是曲面,其大小可随渗 流方向变化。

渗流力学1

渗流力学1

渗流力学渗流力学,也称为多孔介质流动力学,是关注多孔介质中油气水等流体的运动与物质传输的一门交叉学科。

本文将从渗流力学的基本概念、渗透性与渗流规律、渗流模型及其数学描述、渗透率测定以及渗流在工程领域的应用等方面进行综述。

一、基本概念多孔介质即为孔隙率大于零的介质,多数包括岩石、土壤等。

我们通常所知的原油、水等都是沿着孔隙流动的,因此对于研究油气水等流体在多孔介质中的运动及物质传输,渗流力学便成为了必不可少的工具。

渗流力学研究的流体如下:1.单相流体:包括气体和液体。

2.不可压缩单相流体:流体密度不随流速变化的流体。

3.不可压缩多相流体:指含空气、水和油的混合流体。

4.可压缩流体:长跑中会考虑的空气。

快速均匀地离开多孔介质的流体称之为洁净流体。

二、渗透性与渗流规律多孔介质的渗透性是流体运动过程中一个重要的参数,通常用渗透率(permeability)来表示。

渗透率取决于多孔介质的孔隙度、孔隙分布及孔隙形态。

它反映的是一个多孔介质通过润湿的介质进行渗透时,所需要克服阻力的大小。

渗透流指液体、气体或气体-液体等多相流体沿渗透介质流动,而渗透介质包括孔洞和颗粒。

颗粒通常被认为是刚性球形粒子。

渗透性是多孔介质的透水能力。

它是空隙中液体流动的干扰抵消与力的关系,并通过Darcy’s Law来描述非细长孔径多孔介质的渗透流。

Darcy's Law的一般表述为:q = -K(∆p)/μ其中,q是流体的流量,K是渗透性,∆p是流体受力的压力差,μ是流体的黏度。

此外,根据流量公式Q = S × q,可以计算出平均流速v和渗透系数K’:v = q/SK' = Kμ其中,S是截面积。

三、渗流模型及其数学描述渗流过程通常分为传导和对流两种方式。

1.传导传导表示沿着渗透介质孔隙内的流动。

其过程可以用贾格尔-盖茨方程来理解。

dP/dx = -η(k/φ) dv/dx其中,η是粘度,k是渗透系数,φ是孔隙度,v是流量。

渗流的基本概念和基本规律


¢a = Vr/Vf
Vr——岩石总孔隙体积(cm2) Vf——岩石视体积(cm2)
岩石有效孔隙度:
¢ = Ve/Vf Ve——岩石有效孔隙体积(cm2)
Vf——岩石视体积(cm2)
4) 渗透性 多空介质允许流体通过的能力
K =
������∗������∗△������ ������∗△������
(渗透率的大小仅与岩石性质有关,与流体性质无关) K:岩样渗透率 um2(D) Q:通过岩石的流量 cm3/s u:流体粘度 mpa.s A:岩石截面积 cm2 △L:两渗流截面积的距离 cm △P:岩样两端的压差 105 Pa 5) 多孔介质的比面 单位体积岩石所有岩石颗粒的总表面积或孔隙内表面积。
105 Pa
Re =
������������ ������ ������������.������������∅������
������
v——渗流速度,cm/s k——渗透率 um2 ������——密度,g/cm3 ∅ ——孔隙度,小数 研究表明,渗流中的临界雷诺数为 0.2~0.3,即当 Re 小于或等于 临界值时,渗流为线性渗流,服从达西定律;否则,不服从。
渗流的基本概念和基本规律
1) 按圈闭形成条件的不同,油气藏分类: 1 构造油气藏 ○ 背斜、断层、刺穿接触 2 地层油气藏 ○ 潜山、生物礁、不整合、地层超覆 3 ○岩性油气藏 透镜状、尖灭性 2) 根据流体在油气藏中流动的空间特点,将油气藏分为: 1 层状油藏 ○ 油层平缓、分布面积大,一般有多油层、多旋回的特点。 在渗流计算中,把层状油层看成是一等厚度薄板,将渗流问题简化为平面渗 流问题。 2 块状油藏 ○ 流体在油层内三维流动 3) 绝对孔隙度(可估算油藏绝对储量)

渗流的基本概念和基本规律.


力学分析及驱动类型
岩石的压缩性常用压缩系数表示:
1 Cf V f P
液体的压缩系数:
V f
ΔVf——孔隙体积的变化量; Vf——岩石的外表体积; Cf——岩石的压缩系数,单位为 (1/10-1MPa),它表示油层压力每降 低10-1M Pa时,单位体积岩石中孔隙体 积的缩小值。 VL—液体的绝对体积; ΔVL— 压力改变 ΔP 时,流体体积相应的 变化量; CL—液体的弹性压缩系数,表示压力改 变10-1MPa时,单位液体体积的改变量, 单位为(1/10-1MPa)。式中负号表示液体 体积变化方向与压力变化方向相反。
油气储集层
定压边界油藏
1-供给边缘;2-含油边缘;3-含气边缘
封闭式油藏
1-封闭边缘;2-含油边缘;3-含气边缘
特点:边界压力保持不变。
特点:边界无流体通过边界
油气储集层
2、块状油藏
主要为灰岩和白云岩类储集层
特点:面积小、厚度大、为三维流动。
纵向分区:纯油区(有滞留水)、过渡区及纯水区
二、多孔介质
多孔介质是渗流的基本条件之一,多孔介质具有 以下特点:
1、孔隙性
储层岩石具有孔隙性,并被流体所充满,孔隙性大小用孔隙度表示:
Vt a V V0 V
Φa—绝对孔隙度;Φ—有效孔隙度;
V—岩石视体积;Vt—岩石总孔隙体积; V0—岩石有效孔隙体积。
2、渗透性
多孔介质让流体通过的性质,叫渗透性。渗透性的大小 用渗透率表示。
VL 1 CL VL P
力学分析及驱动类型
5.毛管力
油气层由无数个微小的毛细管连接组成,在毛细管内两相液体 界面间会产生压力跃变 ,这个压力的跳跃就称为毛管压力,它的 大小取决于分界面的弯曲率(曲度)。

水文学与水文地质学课件教学配套课件杨维第10章渗流运动

第十章 地下水的渗流运动
一、渗流的基本概念 二、地下水运动的基本规律 三、地下水流向井的稳定流理论 四、地下水流向井的非稳定流理论 五、地下水运动的数值计算
一、渗流的基本概念 1水在岩石空隙中的渗透
储存地下水用一种假想的水流来代替真实水 流。
这种假想水流应具有下列性质: (1)它通过任意断面的流量应等于真实水流通过
确定影响半径 4)图解法确定影响半径
四 地下水流向井的非稳定流理论
所谓的地下水非稳定流运动是指地下水运动要素(如 水头、渗透速度等)随时间而变化的运动。 非稳定流理论主要解决以下几个问题: (1)评价地下水的开采量; (2)利用非稳定抽水试验的资料,确定含水层的水 文地质参数; (3)利用水文地质参数预测地下水开采后水位变化
达西定律的适用范围比层流运动 的范围要小。但由于自然界地下水 的实际运动速度是迟缓的,其雷诺 数一般都不超过1。因此,绝大多数 的天然地下水运动仍然服从达西定 律。
3 非线性渗透定律
在紊流运动的条件下,地下水的 渗透服从哲才(A.Chezy)公式。
v Kc i
有时地下水的运动状态介于层 流与紊流两种运动形式之间,称 为混合流。混合流可以用斯姆莱 盖尔公式表示。
(1)配线法
(2) 直线图解法
10-1 101
s
10-1 100
10-1 10-4 10-1 100
W(u)
实测点
W(u)
1 n
标准曲线
10-3 101
10-2 102
t
r2
10-1
1
u
103
5 地下水运动的数值计算 在水文地质计算中常用的数值法有:有限
差分法、有限单元法、边界元法、配置法和 特征线法。

渗流力学第一章

P
P=a+bH
推算开发井原始地层压力。
H
三、油藏能量
① ② ③ ④ ⑤ 边水压头:将油驱入井底并举升到一定高度. 气顶压力:气体弹性驱动. 液体及岩石的弹性能 溶解气的膨胀能 原油的重力势能 值得注意的是:在流体流向井底的过程中, 往往是各种能量同时起作用,但每种能量发挥 的大小作用不尽相同,有的处于主导地位,有的 处于从属地位.
油气层渗流力学
第 一 章 渗流的基本概念和基本规律
主要内容
§1.1 §1.2 §1.3 §1.4 §1.5 §1.6 油气储集层及其简化 渗流过程中的力学分析及驱动类型 渗流的基本规律和渗流方式 非线性渗流规律 流体低速下的渗流规律 两相渗流规律
§1.1 油气储集层及其简化
一、油气层的概念 油气层是油气储集的场所和空间。 特点:具有统一的水动力学特点。 在一个地质构造中流体是相互制约,相互作
§1.1 油气储集层及其简化
四、油气储集层的简化 层状油气藏:地层物性在纵向上的变化比在平面上 的变化大得多;在水动力学上,流体只在平面上流 动,可忽略纵向上流体的流动和物质交换。
简化成”平面等厚模型”,即把油气藏看成等厚度
的薄板。
§1.1 油气储集层及其简化
A>3B B A<3B A 条带状薄板
二、与油藏有关的压力概念
1.原始地层压力 P ( P ) 0 i
2.供给压力 Pe
3.井底压力
Pw 井底流压
Pwf
井底静压(目前地层压力)
PR
P0 ( Pi )
PR
Pw Pwf Pe
§1.2 渗流过程中的力学分析及驱动类型
5.折算压力
将油藏内各点的压力按静水力学内部压力分布
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第一章渗流的基本概念和基本规律内容概要:油气渗流是在地下油层中进行的,因此学习渗流力学首先需了解油气储集层和多孔介质的概念;流体在地下渗流需要里的作用,故还要了解流体受到哪些力的作用、地层中有哪些能量;然后学习渗流的基本规律-达西定律;流体渗流不总是遵循达西定律,就有了非达西渗流或称非线性渗流;对于地层中有多相流体同时参与流动的情况就是两相或多相渗流了,在本章也做一简单介绍。

第一节油气储集层及渗流过程中的力学分析内容概要:油气渗流是在地下油层中进行的,因此学习渗流力学首先需了解油气储集层和多孔介质的概念;掌握他们的特点。

流体在地下渗流需要力的作用,本节应掌握流体受到哪些力的作用,其中哪些是动力、哪些是阻力;地层中有哪些能量为地层流体流入井底提供动力,理解油藏的驱动方式,了解各种驱动方式下油藏的生产特点。

课程讲解:讲解ppt教材自学:油气储集层本节导学油气渗流是在地下油层中进行的,因此学习渗流力学首先需了解油气储集层和多孔介质的概念;掌握他们的特点。

本节重点1、油气层的概念★★★★★2、油气层的分类和特点★★★3、多孔介质的概念★★★4、多孔介质的表征参数★★★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。

可分为:层状和块状 1.层状油藏往往存在于海相沉积和内陆盆地沉积中,厚度较小,分布面积大、多油层、多旋回。

水动力特点:流动只在平面进行,忽略垂向上流体的运动和物质交换。

按边界类型可分为:封闭边界油藏: 边界为断层或尖灭,没有边水供给定压边界油藏:层体延伸到地表,有边水供给区,在边界上保持一个恒定的压头。

定压边界油藏 封闭式油藏1-供给边缘;2-含油边缘;3-含气边缘 1-封闭边缘;2-含油边缘;3-含气边缘特点:边界压力保持不变。

特点:边界无流体通过边界2.块状油藏主要为灰岩和白云岩类储集层特点:面积小、厚度大、为三维流动。

纵向分区:纯油区(有滞留水)、过渡区及纯水区二、多孔介质多孔介质是渗流的基本条件之一,多孔介质具有以下特点: 1.孔隙性储层岩石具有孔隙性,并被流体所充满,孔隙性大小用孔隙度表示:Φa —绝对孔隙度;Φ—有效孔隙度;V —岩石视体积;V t —岩石总孔隙体积;V 0—岩石有效孔隙体积。

2.渗透性多孔介质让流体通过的性质,叫渗透性。

渗透性的大小用渗透率表示。

(1)绝对渗透率K:岩石孔隙中液体为一相时,岩石允许流体通过的能力。

绝对渗透VVv v ta==φφ率只与岩石本身性质有关。

(2)有效渗透率Ko、Kw、Kg:岩石中同时有两种或以上的流体流动,则岩石对其中一相的通过能力。

是饱和度的函数。

(3)相对渗透率Krw、Kro 、Krg :多相同时流动时,相渗透率与绝对渗透率的比值。

3.大的比面多孔介质比面很大,使得流体流动时粘滞阻力很大。

多孔介质的分类:(1)单纯介质:由孔隙或纯裂缝组成,渗流形式简单。

(2)双重介质:由孔隙和裂缝或孔隙和溶洞构成。

(3)复合(三重)介质:由孔隙、裂缝和溶洞构成。

渗流过程中的力学分析及驱动类型本节导学流体在地下渗流需要力的作用,因此需要了解流体受到哪些力的作用,其中哪些是动力、哪些是阻力;地层中有哪些能量为地层流体流入井底提供动力,这是本节应该明确的问题。

本节重点1、流体渗流过程中的力学分析★★★★★2、地层压力★★★★★3、原始地层压力★★★★★4、目前地层压力★★★★★5、供给压力★★★★★6、井底压力★★★★★7、折算压力★★★★★8、驱动类型及生产特点★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:P Zρ=gz其中,Pz—表示重力势能的压力,Pa;ρ—流体密度,g/cm3;z —相对位置高差,m ; g —重力加速度,m/s 2。

重力有时是动力,有时是阻力,如下图:流体重力势能图2.流体的质量和惯性力流体由于具有质量,因此也具有惯性;当流体运动时,惯性使其总要维持原状,因而惯性力在渗流过程中多表现为阻力。

由于渗流时渗流速度通常很小,常忽略惯性力。

3.流体的粘度及粘滞力流体:任何切应力存在都能引起连续变形的物质粘滞性:流体阻止任何变形的性质,表现为流体运动时受到粘滞阻力,克服粘滞阻力是渗流时主要的能量消耗,其大小用牛顿内摩擦定律表示:A —两流层的接触面积,m 2;dv/dy —沿流层法线方向的流速梯度,m/(s·m);F —内摩擦力(粘滞力),N ; μ—粘滞系数(又称绝对粘度),Pa·s。

粘度单位通常用mPa·s 表示: 1Pa·s =103mPa·s粘度单位以g /(cm·S)表示时称为“泊”: 1泊=100厘泊(cP )cP 与mPa·s 的换算关系为: 1mPa·s =lcP在渗流中,粘滞力为阻力,且动力消耗主要用于渗流时克服流体粘滞阻力。

4.岩石及流体的压缩性和弹性力物体在外力作用下要发生弹性变形,当外力去掉后,它又能恢复原来的形状和体积,这种性质叫压缩性,所具有能力的大小叫弹性能,它是石油开采的一种重要能量。

在油气开采前,油层内岩石和流体处于均衡受压状态,投产后,油气层压力下降,流体承受的上覆岩柱压力部分转嫁给油层岩石骨架,迫使岩石颗粒变形,排列更紧密,导致岩层孔隙体积减少,将压缩孔隙中的流体使之产生弹性力,驱使流体向压力较低的方向运动;同时压力降低流体体积膨胀,产生弹性力,推动流体流入井底。

岩石的压缩性常用压缩系数表示:ΔV f ——孔隙体积的变化量;V f ——岩石的外表体积; dv F Adyμ=-C f——岩石的压缩系数,单位为(1/10-1MPa),它表示油层压力每降低10-1M Pa时,单位体积岩石中孔隙体积的缩小值。

液体的压缩系数:V L—ΔV L—压力改变ΔP时,流体体积相应的变化量;C L—液体的弹性压缩系数,表示压力改变10-1MPa时,单位液体体积的改变量,单位为(1/10-1MPa)。

式中负号表示液体体积变化方向与压力变化方向相反。

5.毛管力油气层由无数个微小的毛细管连接组成,在毛细管内两相液体界面间会产生压力跃变,这个压力的跳跃就称为毛管压力,它的大小取决于分界面的弯曲率(曲度)。

毛管力与流体性质和曲率之间的关系,用拉普拉斯方程来表示:R1、R2—分界面曲率主半径;σ—液液界面的表面张力。

Pc—毛管力毛管力示意图毛管力既可表现为渗流动力,也可表现为渗流阻力。

在驱替压力不大时,若油藏岩石亲水,则水驱油时毛管力为动力;若油藏岩石亲油,则水驱油时毛管力为阻力。

二、与油藏有关的压力概念1.地层压力、原始地层压力、目前地层压力地层内部多孔介质中流体所承受的压力,是标量,其大小表明了地层内部潜在能量的大小。

油藏开发前流体所受的压力。

实测的原始地层压力一般是在油田所钻的第一批探井中测得。

油藏投入开发以后,可根据压力梯度曲线上推算其原始地层压力。

P=a十bH开发过程中油藏流体所承受的压力为目前地层压力。

压力梯度曲线2.供给压力P e油藏中存在液源供给区时,在供给边缘上的压力。

在人工注水条件下,水井井底压力即为供给压力。

3.井底压力P w油井正常生产时,在生产井井底所测得的压力称为井底压力,也称为流动压力,简称流压。

4.折算压力P r油藏在开发前,油藏各点流体所具有的总能量相等。

油藏中M 点单位质量液体所具有的能量用水头高度表示:z —M 点标高P —M 点的实测压力值 ρ—油层条件下液体密度v —M 点液体的流速液体在油层中渗流时,在孔隙中的流动速度很小,v 2可忽略。

上式用压力形式表示为:pr称为折算压力,它表示油层中各点流体所具有的总能量。

油藏在未开发前,处于静止状态,各点总能量相等。

设M l ,M 2,M 3…为油藏中不同的点:油藏示意图这时有只有在各点标高相等时,即z l=z 2=z 3=…时,这些点的实测压力才相等。

一般习惯上把原始油水界面选为计算折算压力的基准面。

三、驱动类型当油井投入生产后,石油就会从油层中流到井底,天然条件下油藏内部潜在的能量来源①边水压能;②溶解气析出并发生膨胀产生弹性能; ③气顶中压缩气体的弹性能; ④流体和岩石的弹性能; ⑤原油本身的重力势能。

依照主要驱油能量的不同来区分油藏不同的驱动方式;驱动类型不同,油藏的压降速度、油气比上升及最终采收率等都不同,故鉴别油藏的驱动类型,对油气田开发有着重要意义。

1.水压驱动水压驱动是依靠边底水、注入水为主要驱油动力的驱动方式;r P gH P gz ρρ==+112233P gz P gz P gz ρρρ+=+=+=如P=const,则称为刚性水压驱动。

2.弹性驱动依靠液体和油层的弹性能量为主要驱油能量来源的驱动方式。

若油藏具有很大且连通性好的含水区,含水区的弹性能起重要作用,此时称弹性水压驱动。

3.溶解气驱地层压力低与饱和压力时,依靠从油中分离出的溶解气的膨胀能使油流入井底;衰竭式,采收率低。

4.气顶驱动当油藏中存在有较大的气顶时,开发时主要靠气顶中压缩气体的膨胀能把原油驱向井底,这种油藏称为气压驱动油藏。

5.重力驱动当一个油藏接近开发末期,推动油层中的石油流向井底的能量都已耗尽时,油层中的原油只能依靠本身的重力流向井底,这种驱动称为重力驱动。

例题分析:1、某井油层中部海拔-940m,油水界面海拔-1200m,地层原油密度0.85g /cm3,实测油层中部压力为9.9MPa(表压),求折算到原始油水界面的折算压力。

解:标高z=1200-940=260m油的密度ρ=0.85g/cm 3=850kg/m 3P r =9.9×106+850×9.8×260=12.07×106Pa =12.07MPa则油层中部压力折算到原始油水界面的折算压力为12.07MPa 。

2、某油田一口位于含油区的探井,实测油层中部原始地层压力为9MPa ,油层中部海拔为-1000m ;位于含水区的一口探井实测油层深部原始地层压力为1.17MPa ,地层中部海拔为-1300m ,原油密度0.85,地层水密度1,求该油田油水界面海拔。

解:开发初期可认为油藏各点折算压力相等。

油藏示意图如右图所示。

由1122o w gz P gz P ρρ+=+得12(1000)(1300)o w g H P g H P ρρ--+=--+ 将33850/1000/o w kg m kg m ρρ==等已知数据代入,可得1163H m =答:该油田油水界面海拔为1163m 。

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