渗流力学课件
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土力学渗流专题教育课件
dh h1
h
Q 土样 L A
▪成果整顿: 选择几组Δh1, Δh2, t ，计算相应旳k，取平均值
t=t1
t t+dt
t=t2
h2
水头 测管
开关
a
§3.2土旳渗透性与渗透规律--渗透系数旳测定
• 野外测定措施－抽水试验和注水试验法
试验措施： 理论根据：
抽水量Q
A=2πrh i=dh/dr
Q Aki 2rh k dh
k1 0.01m / day k 2 1m / day k 3 100m / day
kx
kiHi 33.67m / day H
按层厚加权平均，由较大值控制
H
kz
0.03m / day Hi
ki
倒数按层厚加权平均，由较小值控制
第三章 土旳渗透性和渗流问题
§3.1 概述√
§3.2 土旳渗透性与渗透规律 √
kx
2h x2
kz
2h z 2
0
2h 2h 0
x2 z2
φ∝ h：势函数
与渗透系数无关
2 2
等价于水头
x2 z2 0
Laplace方程
§3.3平面渗流与流网 --平面渗流旳基本方程及求解
1. 基本方程 流线描述
z
ψ+dψ
ψ
dq
x
2 2 x2 z2 0
-dx vz dz
vx
(x,z)
i
h L
qx qmx
H Hm
等效渗透系数:
qx=vxH=kxiH Σqmx=ΣkmimHm
1
kx H kmHm
1
2 Δh
x
q1x
渗流力学课件第三章单相液体的稳定渗流理论
（5 ）
Rw
由（5）式知，增加油井产量的办法：
➢ 增大生产压差（pe-pw） ➢ 提高地层流动系数kh/μ（压裂，酸化，热采 ） 应用时控油面积：
AabRe2
b
Re
A
a
3、渗流速度及压力梯度
稳定渗流时，Q=Av=常数，则渗流速度
：
vQ Q
A 2rh
把（5）式代入：
v k ( pe pw ) 1
Bo>1
作业：
❖ 9题：（1）、（2）、（3），在 （1）中计算各半径处的渗流速度。 ❖ 10题 ❖ 11题
四、有渗透率突变情况下的渗流问题
由于油层污染等会使渗透率发生突然变化 。
1、渗透率突变地层中的单向流
pe
p1
pw
L1，k1
L2，k2
设渗透率突变处压力为p1，则有
Q1
k1A
pe L1
p1
Rw
p
pw
pe pw ln Re
ln r Rw
Rw
有
p
pw
pe pw lnRe
(lnRe Rw
1) 2
Rw
5、液体质点的运移规律
因
v dr
dt
dtdr2rhdr
v
Q
则液体质点从r0移到r需时间t为
t Qh(r02 r2)
从供给边缘移到井底的时间为：
TQh(Re2 Rw2)
体积系数Bo：原油在油藏的体积与在地面脱气后 的体积之比。
ln Re r
Rw
（6）
（6）式表示v与r成双曲函数关系
。
又
v k dp
dr
v， dp/dr
则压力梯度
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。
流体力学教学课件chapter 11 渗流
r1r2r3rn例题35某基坑工程如图所示为了施工安全需降低基坑施工范围内的地下水位已知含水层厚度h15m土层为细砂渗透系数k5105单井半径r01m根据施工要求基坑中心的水位降低不小于5m现在基坑周围设置了8个普通完整井设计总抽水量q76103且各单井抽水量相同请校核设计是否满足要求
1
第十一章
• 确定渗流压力：如确定渗流作用于闸坝底面上的压力。
• 估计渗流对土壤的破坏作用：计算渗流流速，估计发生渗流破坏的可 能性，以便采取防止渗流破坏的措施。
4
四、土壤的水力特性
60 。d ， d ——土壤颗粒经过筛分时，分别有60%， 不均匀系数： 60 10 d10 10%重的颗粒能通过筛孔直径。
由达西公式：
hw1
v l1 v l2 ， hw 2 k1 k2
h v kJ k w l
130m A a k1 l 100m k2 B
v l vl v l ( 1 1 ) H H 1 2 2k1 2k2 2 k1 k2
2( H1 H 2 ) v l( 1 1 ) k1 k2 2( H1 H 2 ) qV v A ab 5.45 10 4 m 3 /s l( 1 1 ) k1 k2
v kJ k dH ds u kJ k dH ds
H2 qV
达西定律说明：在某一物质介质的孔隙中，渗流的水力坡度与渗流流 速的一次方成正比，因此亦称渗流线性定律。
达西定律适用范围：达西定律只适用于层流渗流。 vd 即： Re 10 1 ~ 10 d10 ——颗粒的有效直径，即筛分时，占10%重的颗粒所通过筛孔直径。
h ，l 为断面1、2间的距离。 h0
式中
1
第十一章
• 确定渗流压力：如确定渗流作用于闸坝底面上的压力。
• 估计渗流对土壤的破坏作用：计算渗流流速，估计发生渗流破坏的可 能性，以便采取防止渗流破坏的措施。
4
四、土壤的水力特性
60 。d ， d ——土壤颗粒经过筛分时，分别有60%， 不均匀系数： 60 10 d10 10%重的颗粒能通过筛孔直径。
由达西公式：
hw1
v l1 v l2 ， hw 2 k1 k2
h v kJ k w l
130m A a k1 l 100m k2 B
v l vl v l ( 1 1 ) H H 1 2 2k1 2k2 2 k1 k2
2( H1 H 2 ) v l( 1 1 ) k1 k2 2( H1 H 2 ) qV v A ab 5.45 10 4 m 3 /s l( 1 1 ) k1 k2
v kJ k dH ds u kJ k dH ds
H2 qV
达西定律说明：在某一物质介质的孔隙中，渗流的水力坡度与渗流流 速的一次方成正比，因此亦称渗流线性定律。
达西定律适用范围：达西定律只适用于层流渗流。 vd 即： Re 10 1 ~ 10 d10 ——颗粒的有效直径，即筛分时，占10%重的颗粒所通过筛孔直径。
h ，l 为断面1、2间的距离。 h0
式中
渗流的基本定律(达西定律)ppt课件
15
§1-2 渗流的基本定律—达西定律
1856 年，法国水力学家达西(H. Darcy)通过大量的实验，得 到线性渗透定律。根据实验结果，得到下列关系式：
式中： Q——渗透流量(出口处流量，即为 通过砂柱各断面的流量) ；
ω——过水断面(在实验中相当于砂柱 横断面积) ；
h——水头损失( h =H1 −H 2 ，即上下 游过水断面的水头差) ；
L— — 渗 透 途 径 ( 上 下 游 过 水 断 面 的 距 离) ；
I ——水力梯度(相当于h / L，即水头 差除以渗透途径) ；
K——渗透系数。 此即达西公式。
16
二、达西实验条件
l 稳定达西实验：得出渗透流速与水力坡度成 正比即线性渗流定律，说明此时地下水的流 动状态呈层流。
l 实验条件：均匀介质，一维流动，稳定流， 层流。
36
典型流网特征
37
各向异性介质中的流网
38
22
渗透系数K
从达西定律V = KI可以看出。水力梯度I 是无因次的，故渗 透系数K的因次与渗透流速V 相同。一般采用 m/d 或 cm/s 为单位。令 I = 1 ，则V =K 。意即渗透系数为水力梯度等 于 1 时的渗透流速。水力梯度为定值时，渗透系数愈大。 渗透流速就愈大；渗透流速为一定值时，渗透系数愈大， 水力梯度愈小。由此可见，渗透系数可定量说明岩石的渗 透性能。渗透系数愈大，岩石的透水能力愈强。
31
小结
– 上述分类标准不同，无从属关系，可以 组合
– 均质与非均质，各向同性与各向异性概 念容易混淆
– 各向同性K为标量，各向异性K为张量 – 各向同性流场， J与v共线 – 各向异性流场， J与v一般不共线
32
§1-2 渗流的基本定律—达西定律
1856 年，法国水力学家达西(H. Darcy)通过大量的实验，得 到线性渗透定律。根据实验结果，得到下列关系式：
式中： Q——渗透流量(出口处流量，即为 通过砂柱各断面的流量) ；
ω——过水断面(在实验中相当于砂柱 横断面积) ；
h——水头损失( h =H1 −H 2 ，即上下 游过水断面的水头差) ；
L— — 渗 透 途 径 ( 上 下 游 过 水 断 面 的 距 离) ；
I ——水力梯度(相当于h / L，即水头 差除以渗透途径) ；
K——渗透系数。 此即达西公式。
16
二、达西实验条件
l 稳定达西实验：得出渗透流速与水力坡度成 正比即线性渗流定律，说明此时地下水的流 动状态呈层流。
l 实验条件：均匀介质，一维流动，稳定流， 层流。
36
典型流网特征
37
各向异性介质中的流网
38
22
渗透系数K
从达西定律V = KI可以看出。水力梯度I 是无因次的，故渗 透系数K的因次与渗透流速V 相同。一般采用 m/d 或 cm/s 为单位。令 I = 1 ，则V =K 。意即渗透系数为水力梯度等 于 1 时的渗透流速。水力梯度为定值时，渗透系数愈大。 渗透流速就愈大；渗透流速为一定值时，渗透系数愈大， 水力梯度愈小。由此可见，渗透系数可定量说明岩石的渗 透性能。渗透系数愈大，岩石的透水能力愈强。
31
小结
– 上述分类标准不同，无从属关系，可以 组合
– 均质与非均质，各向同性与各向异性概 念容易混淆
– 各向同性K为标量，各向异性K为张量 – 各向同性流场， J与v共线 – 各向异性流场， J与v一般不共线
32
《渗流力学模型》课件
《渗流力学模型》PPT课件
$number {01}
目录
• 引言 • 渗流力学基础 • 线性稳定渗流模型 • 非线性不稳定渗流模型 • 数值模拟方法在渗流力学中的应
用 • 实际应用案例分析
01 引言
课程背景
渗流力学是石油工程学科中的重要分支，主要研究流体在多孔介质中的流动规律。
随着石油工业的发展，渗流力学在油田开发、油气储运等领域的应用越来越广泛， 对提高石油采收率和降低能耗具有重要意义。
多相流动模型等。
应用
渗流模型在工程实践中具有广泛 的应用价值，如地下水资源评价 、油气田开发、污染物迁移等领
域的模拟分析。
03
线性稳定渗流模型
线性稳定渗流模型概述
线性稳定渗流模型是一种描述地 下水在稳定流动状态下的数学模 型，主要应用于水资源管理、水
文地质学等领域。
该模型假设地下水流速和压力梯 度呈线性关系，忽略非线性因素 的影响，如流体的压缩性和粘性
模型考虑了流体的非线性性质，如粘度、密度 、压力等随流动状态的变化，以及多孔介质中 流体的流动特性，如渗透率、孔隙率等。
模型还考虑了流体流动的不稳定性，如波动、 分岔等现象，以更准确地描述实际流动情况。
非线性不稳定渗流模型的求解方法
非线性不稳定渗流模型的求解方 法主要包括有限差分法、有限元 法、有限体积法等数值计算方法
成本。
水库设计中的渗流力学模型应用
总结词
渗流力学模型在水库设计中具有重要意 义，能够确保水库的安全运行和经济效 益。
VS
详细描述
在水库设计中，渗流力学模型用于研究水 库的渗漏问题、库底岩层的稳定性和水库 的调蓄能力等。通过建立渗流模型，可以 预测水库的渗漏量、评估库底岩层的稳定 性以及优化水库的调度方案。这有助于确 保水库的安全运行，提高水库的调蓄能力 ，为水库的经济效益和社会效益提供保障 。
$number {01}
目录
• 引言 • 渗流力学基础 • 线性稳定渗流模型 • 非线性不稳定渗流模型 • 数值模拟方法在渗流力学中的应
用 • 实际应用案例分析
01 引言
课程背景
渗流力学是石油工程学科中的重要分支，主要研究流体在多孔介质中的流动规律。
随着石油工业的发展，渗流力学在油田开发、油气储运等领域的应用越来越广泛， 对提高石油采收率和降低能耗具有重要意义。
多相流动模型等。
应用
渗流模型在工程实践中具有广泛 的应用价值，如地下水资源评价 、油气田开发、污染物迁移等领
域的模拟分析。
03
线性稳定渗流模型
线性稳定渗流模型概述
线性稳定渗流模型是一种描述地 下水在稳定流动状态下的数学模 型，主要应用于水资源管理、水
文地质学等领域。
该模型假设地下水流速和压力梯 度呈线性关系，忽略非线性因素 的影响，如流体的压缩性和粘性
模型考虑了流体的非线性性质，如粘度、密度 、压力等随流动状态的变化，以及多孔介质中 流体的流动特性，如渗透率、孔隙率等。
模型还考虑了流体流动的不稳定性，如波动、 分岔等现象，以更准确地描述实际流动情况。
非线性不稳定渗流模型的求解方法
非线性不稳定渗流模型的求解方 法主要包括有限差分法、有限元 法、有限体积法等数值计算方法
成本。
水库设计中的渗流力学模型应用
总结词
渗流力学模型在水库设计中具有重要意 义，能够确保水库的安全运行和经济效 益。
VS
详细描述
在水库设计中，渗流力学模型用于研究水 库的渗漏问题、库底岩层的稳定性和水库 的调蓄能力等。通过建立渗流模型，可以 预测水库的渗漏量、评估库底岩层的稳定 性以及优化水库的调度方案。这有助于确 保水库的安全运行，提高水库的调蓄能力 ，为水库的经济效益和社会效益提供保障 。
渗流课件
结构不R因e 渗 流Re而k被（破紊坏流（）渗透破坏）的情况。
R•上ek当述土结0体论.7结5不n构再1因适0渗.用2透3，v而该d发问生题7变属~形土9 （力破式 径学坏中，的），一研时d般究为，取范土d=的d1有0 效粒
畴。
对非层流渗流：
1
v kJ m
完全紊流时：m=2；层流时：m=1；过渡区：1<m<2。
通过渗流模型的流量必须和实际渗流的流量相等。 对某一确定的作用面，从渗流模型所得出的动水压力，应当和 真实渗流的动水压力相等。 渗流模型的阻力和实际渗流应当相等，即水头损失应相等。
§7.1 渗流的基本概念
四、渗流类型
恒定渗流与非恒定渗流 均匀渗流与非均匀渗流 渐变渗流及急变渗流 有压渗流和无压渗流
积的比值。
n
W
ω：土中孔隙的体积；
W：土体的总体积。
§7.1 渗流的基本概念
二、土的渗流特性
2. 土的均匀度——不均匀系数η
d60
d10
d60：占土体总重量60%的土粒所能通过的筛孔孔径； d10：占土体总重量10%的土粒所能通过的筛孔孔径。
η越大，土粒越不均匀。
§7.1 渗流的基本概念
二、土的渗流特性
包括土粒骨架所占据的空间在内均由水所充满， 似乎无土粒存在一样。 渗流模型的实质：把实际上并不充满全部空间的液体运动，看
作是连续空间内的连续介质运动。
§7.1 渗流的基本概念
三、渗流模型（Seepage model）
2. 渗流流速的定义（模型流速、真实流速） 根据渗流模型的概念，某一微小过水断面上的渗流流速定义：
§7.2 渗流基本定律——达西定律
三、渗透系数
渗透系数k值是反映土的渗流特性的一个综合指标，主要取决 于土壤颗粒的形状、大小、均匀度以及孔隙介质的特性。不同孔隙 介质的渗透系数是不同的。
渗流力学第三章单相液体的稳定渗流势ppt课件
1 C02
(1 C02 )2
（3）
(x 1 C02 a)2 y 2 4a2C02
1 C02
(1 C02 )2
（3）是圆心在x轴的圆族方程，圆心为（
1 1
C
2 0
C02
a,0
），半
径为2aC0/（1-C02），即等势线为一系列圆。
由等势线与流线的正交关系，可求出流线的方程为：
x2 ( y a )2 a2 (1 C12 )
镜像反映理论：把位于边界附近井的问题转化为无限 地层多井同时作用的问题，然后用势的叠加原理求解。
2、反映法的基本原则 • 不渗透边界是同号等产量反映，反映后不渗透边界 保持为分流线；
• 供给边界是等产量异号反映，反映后供给边界必须 保持为等势线。
三、镜像反映法的推广 （一）复杂断层的镜像反映法
镜像反映法的目的是取消边界，其基本准则是反 映后原渗流边界性质不变。 对复杂边界，要求： ➢ 对井有影响的边界都必须进行映射； ➢ 对其中一个边界映射时必须把井和其他边界一同映 射到边界的另一侧； ➢ 有时需要多次映射才能取消边界。
多边界映射实例：
+q
+q
+q +q +q +q +q
+q
+q
直角断层
+q
+q
+q
45度断层
平行断层
-q
+q
-q
+q
混合边界
由镜像反映法，先以断层为镜面，映 射等产量点汇A2，同时直线供给边缘也一 同映射到下方。然后以直线供给边缘为镜 面，在A1、A2的对称位置映射出等强度的 点源A3、A4。由势的叠加原理，任一点M 的势为：
《地下水渗流力学》PPT课件
*1901年P. Forchheimer等研究了更复杂的渗流问题从而奠定了地下水 稳定理论的基础。
* 1906 提出了 年提出了Thiem 。 *1928年，O.E. Meinzer 1976~1948 ）注意到地下水运 动的不稳定性 和承压含水层的贮水性质。
4.2 非稳定流建立和发展阶段
（1 ）1935 年，美国的C.V. Theis（1900~1987 ）提出了地下水流向承 压水井的非稳定流公式 - - Theis 公式，开创了现代 公式，地下水运动 理论的新纪元； （2 ）1954年 M.S Hantush 1955 年C.E. Jacob 1914~1970 ）提出了 越流理论；
（ 4）农业工程 ：农田灌溉中确定灌排沟渠的合 理间距、排灌水量、 时间及地下水动态预报。 （ 5）环境地质 ：水质污染及净化趋势的预报、 地面沉降、岩溶塌陷、边 坡稳定、海水入侵、地下水储能（贮能）以及人工补给。
矿坑涌水或突水
隧道排水问题
基坑工程中的应用
基坑工程中的应用
海水入侵预测
农田盐渍化排水设计
安徽理工大学 . 水资源与规划系
绪论
概念 研究目的与意义 研究内容 本学科发展历史 应用情况 课程的特点
1概念
（地下水）渗流（动）力学：
研究地下水在多孔介质(孔隙、裂隙和溶隙)中运动规律的科学。 (流体、溶质)
它是研究地下水流运动特征和溶质在地下水水流作用下在多 孔介质中的运移过程与机理，并从量上和质上进行定量评价，并 以此进行合理开发利用，最终达到兴利除害的一门理论基础课 程。
2. 习题集
迟宝明主编. 地下水动力学习题集 [M]. 北京：科学出版社，2005年6月
3. 实验指导书
水资源与规划系编，地下水动力学实验指导书，2010.2。
* 1906 提出了 年提出了Thiem 。 *1928年，O.E. Meinzer 1976~1948 ）注意到地下水运 动的不稳定性 和承压含水层的贮水性质。
4.2 非稳定流建立和发展阶段
（1 ）1935 年，美国的C.V. Theis（1900~1987 ）提出了地下水流向承 压水井的非稳定流公式 - - Theis 公式，开创了现代 公式，地下水运动 理论的新纪元； （2 ）1954年 M.S Hantush 1955 年C.E. Jacob 1914~1970 ）提出了 越流理论；
（ 4）农业工程 ：农田灌溉中确定灌排沟渠的合 理间距、排灌水量、 时间及地下水动态预报。 （ 5）环境地质 ：水质污染及净化趋势的预报、 地面沉降、岩溶塌陷、边 坡稳定、海水入侵、地下水储能（贮能）以及人工补给。
矿坑涌水或突水
隧道排水问题
基坑工程中的应用
基坑工程中的应用
海水入侵预测
农田盐渍化排水设计
安徽理工大学 . 水资源与规划系
绪论
概念 研究目的与意义 研究内容 本学科发展历史 应用情况 课程的特点
1概念
（地下水）渗流（动）力学：
研究地下水在多孔介质(孔隙、裂隙和溶隙)中运动规律的科学。 (流体、溶质)
它是研究地下水流运动特征和溶质在地下水水流作用下在多 孔介质中的运移过程与机理，并从量上和质上进行定量评价，并 以此进行合理开发利用，最终达到兴利除害的一门理论基础课 程。
2. 习题集
迟宝明主编. 地下水动力学习题集 [M]. 北京：科学出版社，2005年6月
3. 实验指导书
水资源与规划系编，地下水动力学实验指导书，2010.2。
第三章土的渗透性及渗流ppt课件
2024年8月1日星期四2时44分59秒
34
3.渗透破坏与控制
J = rwi
（1）流砂 当向上的渗流力与土的浮重
度相等时，粒间有效应力σ'为零， 颗粒群同时发生悬浮、移动的现象 称为流砂现象（流土现象）。
J= r' rwicr= r'
r' icr= rw
i ≥ icr 流砂
2024年8月1日星期四2时44分59秒
水在土中渗透有规律可以遵循吗？
如何定性和定量化评价水在土中的渗透性的大小？如何来描述？
2024年8月1日星期四2时44分58秒
12
一、渗流模型
实际土体中的渗流仅是流 经土粒间的孔隙，由于土体 孔隙的形状、大小及分布极 为复杂，导致渗流水质点的 运动轨迹很不规则。
简化
（1）不考虑渗流路径的迂
回曲折，只分析它的主—“截弯取直” 要流向 ；
9;
由这些特征可进一步知道，流网中等势
线越密的部位，水力梯度越大，流线越
密的部位流速越大。
板桩墙围堰的流网图
2024年8月1日星期四2时44分59秒
28
流网的绘制
(1) 按一定比例绘出结构物和土层的剖面图；
(2) 判定边界条件：透水面（aa' ，bb' ）等势线 ； abc 和不透水面 为流线；
27
3.流网的特征与绘制
流网的特征
对于各向同性渗流介质，流网具有下列特征：
(1) 流线与等势线互相正交；
(2) 流线与等势线构成的各个网格的长宽比为常数，当长宽比为
1 时，网格为曲线正方形，这也是最常见的一种流网；
(3) 相邻等势线之间的水头损失相等；Δh= ΔH
(4) 各个流槽的渗流量相等。 q=Nf Δq
渗流力学课件
t
h
Q
(r r )
2 0 2
从供给边缘移到井底的时间为：
T
h
Q
( R Rw )
2 e
2
体积系数Bo：原油在油藏的体积与在地面脱气后 的体积之比。
Bo>1
作业：
9题：（1）、（2）、（3），在
dx v dt
dt
v
dx
A
Q
dx
液体从供给边缘移动到x处所需时间t为：
t dt
0 t x
A
Q
0
dx
A
Q
x
二、平面径向渗流
点源：向四周发散流体的点，如注水井；
点汇：流体向该点汇集，如采油井。
点源
点汇
设有一水平均质等厚的圆形地层，中心一口水动力
如代入
pe p w r p pw ln Re Rw ln Rw
有
pe p w Re 1 p pw (ln ) Re Rw 2 ln Rw
5、液体质点的运移规律
因
dr v dt
dt dr 2rhdr v Q
则液体质点从r0移到r需时间t为
渗流力学
目录
第三章 单相液体的稳定渗流理论 第四章 弹性微可压缩液体的不稳定渗流
第六章 两相渗流理论基础
第三章 单相液体的稳定渗流理论
第一节 基本概念
线性渗流，非线性渗流 1、渗流方式 单相渗流，多相渗流 单向、平面、空间渗流
2、均质液体
液体参数（密度等）不随坐标位置变化，如常态下 的水。如变化为非均质流体，如气体，考虑压缩性的 水、油等。
渗流力学ppt讲义1第1章
∂U X = ∂x ∂U Y= ∂y ∂U Z= ∂z
满足左式的函数U(x,y,z)对 某方向的偏导数等于单位 质量力在该方向的分量。 这样的函数称为势函数 势函数。 势函数 具有这样的势函数的质量 力称为有势力 有势力,势函数存在 有势力 的场称为势场。 势场。 势场
• 在习惯上，把符合牛顿内摩擦定律的流体称为牛 牛 顿流体，否则为非牛顿流体 非牛顿流体。 顿流体 非牛顿流体 • 一些多分子结构液体，如水、酒精、苯、油类、 水银和气体等都属于牛顿流体。 • 泥浆、血浆、牛奶、尼龙和橡胶的溶液、颜料、 油漆以及生面团、淀粉糊等均属非牛顿流体。 • 粘滞性只对于运动的液体才有意义。当液体静止 或平衡时，粘滞性是不显示作用的。 • 如果运动的液体粘性较小，运动的相对速度也不 大，可近似地把液体看成是无粘性的，对切向变 形没有任何抗拒能力，这样的液体称为理想液体 理想液体
1 β= E
1 dV β = =− E Vdp
• 体积压缩系数的物理意义：单位压力作用下单位 体积液体的体积压缩量。 • 液体种类不同，其 β 或E值不相同，对同种液体 它们随温度和压强而变化，但这种变化甚微，一 般可视为常数。 • 除一些特殊的水力现象外（如水击、水中爆炸 等），在绝大多数的实际工程中，均可把水视为 不可压缩液体。
→ →
F f = M
→
F = F X i + FY j + FZ k
F X → FY → FZ → F = i+ j+ k M M M M
→
→
→
→
→
f = X i +Y j+ Z k
→
→
→
单位质量力的单位与加速度相同，对于只有重 力作用的液体，单位质量力在各坐标轴上的分 力为：X＝Y＝0，Z＝－g。
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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。
2018/11/12 HX-CHENG 15
§1.2 渗流过程中的力学分析 及驱动类型
y
v vmax
dv F A dy
2018/11/12
阻力
HX-CHENG 17
§1.2 渗流过程中的力学分析 及驱动类型
4.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。
1 VL 1 V f 岩石压缩系数： 流体压缩系数： C Cf L VL P V f P 对气体： PV nRT PV ZnRT
2018/11/12 HX-CHENG 19
§1.2 渗流过程中的力学分析 及驱动类型
二、与油藏有关的压力概念 1.原始地层压力 P 0 (P i)
2.边界压力 P e 3.地层静压（目前地层压力） PR 4.井底压力 Pw 及井底流压 Pwf
P0 ( Pi )
PR
2018/11/12
Pw Pwf Pe
粒间孔隙结构 微层理结构
三重介质 三重混合结构
HX-CHENG 10
简化
简化
假想结构模型
理想结构模型
粒间孔隙结构
简化
纯裂缝结构模型
纯裂缝结构
裂缝孔隙结构模型
裂缝孔隙结构
溶洞孔隙结构模型
溶洞孔隙结构
§1.1 油气储集层及其简化
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
2018/11/12 HX-CHENG 21
§1.2 渗流过程中的力学分析 及驱动类型
Pr
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。
2018/11/12
HX-CHENG
水
2018/11/12
HX-CHENG
油层外部形状及简化示意图
3
联络测线380地震剖面
CCFY（Parm）反演技术
CCFY波阻抗反演剖面
高精度三维反演—HARI
波阻抗栅状图
陕北中生界低孔渗储层预测
泥岩变薄 mud.becomes thinner.
砂岩及其不均质性 sandstone and its heterogeneous
主要内容
§1.1 §1.2 §1.3 §1.4 §1.5 §1.6
2018/11/12
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
HX-CHENG 1
§1.1 油气储集层及其简化
一、油气储集层
油气层是油气储集的场所和空间。储集层限制流
体运动的范围，也影响着流体运动的形态，同时还决
定流动边界形状。所以，油气储集层是流体渗流的重
要外部条件。
2018/11/12
HX-CHENG
2
§1.1 油气储集层及其简化
气顶 边水 底水 含气边缘
气 油
油气分界面
油水分界面 含油外、 内缘 计算含油边缘
开敞式油藏 定压边界 封闭式油藏 供给边界 封闭边界
一、渗流过程中的力学分析
1.流体的重力和重力势能 B A
液源水头 压力
动 力
阻 力
M 重力作用示意图
2018/11/12
N
表示重力势能的压力： Pz
HX-CHENG gz
重率：
g
16
§1.2 渗流过程中的力学分析 及驱动类型
2.流体的质量和惯性力
MV
v0
表现为阻力。
3.流体的粘度和粘滞力
22
§1.2 渗流过程中的力学分析 及驱动类型
例1-1 油藏中两点A、B，高差10米，压力分别为 PA
=9.35Mpa， PB =9.55Mpa，地层原油密度0.85，试判断地层 中流体的流向？ 解：以B点所在平面为基准面 ， 则：
PBr 9Hale Waihona Puke 55MPaA h=10 m
PAr PA gh 9.35 850 9.8 10 106 9.433( MPa)
波 阻 抗 剖 面
limestone and its heterogeneous
灰岩及其不均质性
§1.1 油气储集层及其简化
二、油气储集层的简化
层状油气藏 油气储集层分类
块状油气藏
层状油气藏：地层物性在纵向上的变化比在平面上的变 化大得多的油藏。简化成”平面等厚模型”，即把油气藏看 成等厚度的薄板。 块状油气藏：油层厚度相当大的油藏。简化成“厚度模 型”，有时也将这种模型看成“半球状模型”。 2018/11/12 HX-CHENG
8
A>3B B A<3B A 条带状薄板
平面等厚模型
(x，y)
圆形薄板
厚度模型
(x，y，z)
半球状模型
§1.1 油气储集层及其简化
三、油气层的孔隙结构模型和参数模型
1.油气层的孔隙结构模型 非层理结构 三 种 介 质 六 种 结 构
2018/11/12
单纯介质 纯裂缝结构 双重介质 溶洞孔隙结构 裂缝孔隙结构
HX-CHENG 20
§1.2 渗流过程中的力学分析 及驱动类型
5.折算压力 M点液体总水头：
H z Pm v g 2 g P z m g
2
PA Pm 投产前，
而油藏中流体不流动?
z A m
z
x
总水头用压力的形式表示为：
Pr gH Pm gz
Pr 称为折算压力，表示油层中各点液体具有的总能量。
Pf
P P
开采前
2018/11/12
P'
Pf P
'
开采后
HX-CHENG
Pf ' P '
18
§1.2 渗流过程中的力学分析 及驱动类型
5.毛管力
水 油 2r 水 油
阻力
动力
1 1 油水接触面为形状简单的弯曲面： Pc ( ' ) R R
单根毛管，油水接触面为球面： Pc 2 cos / r 单根毛管，油水接触面为柱面： Pc / r
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
k ( x, y, z) c
k ( x, y, z) c
各向同性
kx k y kz
非均质
2018/11/12
各向异性 k x k y k z
HX-CHENG 14
§1.1 油气储集层及其简化
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。
2018/11/12 HX-CHENG 15
§1.2 渗流过程中的力学分析 及驱动类型
y
v vmax
dv F A dy
2018/11/12
阻力
HX-CHENG 17
§1.2 渗流过程中的力学分析 及驱动类型
4.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。
1 VL 1 V f 岩石压缩系数： 流体压缩系数： C Cf L VL P V f P 对气体： PV nRT PV ZnRT
2018/11/12 HX-CHENG 19
§1.2 渗流过程中的力学分析 及驱动类型
二、与油藏有关的压力概念 1.原始地层压力 P 0 (P i)
2.边界压力 P e 3.地层静压（目前地层压力） PR 4.井底压力 Pw 及井底流压 Pwf
P0 ( Pi )
PR
2018/11/12
Pw Pwf Pe
粒间孔隙结构 微层理结构
三重介质 三重混合结构
HX-CHENG 10
简化
简化
假想结构模型
理想结构模型
粒间孔隙结构
简化
纯裂缝结构模型
纯裂缝结构
裂缝孔隙结构模型
裂缝孔隙结构
溶洞孔隙结构模型
溶洞孔隙结构
§1.1 油气储集层及其简化
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
2018/11/12 HX-CHENG 21
§1.2 渗流过程中的力学分析 及驱动类型
Pr
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。
2018/11/12
HX-CHENG
水
2018/11/12
HX-CHENG
油层外部形状及简化示意图
3
联络测线380地震剖面
CCFY（Parm）反演技术
CCFY波阻抗反演剖面
高精度三维反演—HARI
波阻抗栅状图
陕北中生界低孔渗储层预测
泥岩变薄 mud.becomes thinner.
砂岩及其不均质性 sandstone and its heterogeneous
主要内容
§1.1 §1.2 §1.3 §1.4 §1.5 §1.6
2018/11/12
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
HX-CHENG 1
§1.1 油气储集层及其简化
一、油气储集层
油气层是油气储集的场所和空间。储集层限制流
体运动的范围，也影响着流体运动的形态，同时还决
定流动边界形状。所以，油气储集层是流体渗流的重
要外部条件。
2018/11/12
HX-CHENG
2
§1.1 油气储集层及其简化
气顶 边水 底水 含气边缘
气 油
油气分界面
油水分界面 含油外、 内缘 计算含油边缘
开敞式油藏 定压边界 封闭式油藏 供给边界 封闭边界
一、渗流过程中的力学分析
1.流体的重力和重力势能 B A
液源水头 压力
动 力
阻 力
M 重力作用示意图
2018/11/12
N
表示重力势能的压力： Pz
HX-CHENG gz
重率：
g
16
§1.2 渗流过程中的力学分析 及驱动类型
2.流体的质量和惯性力
MV
v0
表现为阻力。
3.流体的粘度和粘滞力
22
§1.2 渗流过程中的力学分析 及驱动类型
例1-1 油藏中两点A、B，高差10米，压力分别为 PA
=9.35Mpa， PB =9.55Mpa，地层原油密度0.85，试判断地层 中流体的流向？ 解：以B点所在平面为基准面 ， 则：
PBr 9Hale Waihona Puke 55MPaA h=10 m
PAr PA gh 9.35 850 9.8 10 106 9.433( MPa)
波 阻 抗 剖 面
limestone and its heterogeneous
灰岩及其不均质性
§1.1 油气储集层及其简化
二、油气储集层的简化
层状油气藏 油气储集层分类
块状油气藏
层状油气藏：地层物性在纵向上的变化比在平面上的变 化大得多的油藏。简化成”平面等厚模型”，即把油气藏看 成等厚度的薄板。 块状油气藏：油层厚度相当大的油藏。简化成“厚度模 型”，有时也将这种模型看成“半球状模型”。 2018/11/12 HX-CHENG
8
A>3B B A<3B A 条带状薄板
平面等厚模型
(x，y)
圆形薄板
厚度模型
(x，y，z)
半球状模型
§1.1 油气储集层及其简化
三、油气层的孔隙结构模型和参数模型
1.油气层的孔隙结构模型 非层理结构 三 种 介 质 六 种 结 构
2018/11/12
单纯介质 纯裂缝结构 双重介质 溶洞孔隙结构 裂缝孔隙结构
HX-CHENG 20
§1.2 渗流过程中的力学分析 及驱动类型
5.折算压力 M点液体总水头：
H z Pm v g 2 g P z m g
2
PA Pm 投产前，
而油藏中流体不流动?
z A m
z
x
总水头用压力的形式表示为：
Pr gH Pm gz
Pr 称为折算压力，表示油层中各点液体具有的总能量。
Pf
P P
开采前
2018/11/12
P'
Pf P
'
开采后
HX-CHENG
Pf ' P '
18
§1.2 渗流过程中的力学分析 及驱动类型
5.毛管力
水 油 2r 水 油
阻力
动力
1 1 油水接触面为形状简单的弯曲面： Pc ( ' ) R R
单根毛管，油水接触面为球面： Pc 2 cos / r 单根毛管，油水接触面为柱面： Pc / r
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
k ( x, y, z) c
k ( x, y, z) c
各向同性
kx k y kz
非均质
2018/11/12
各向异性 k x k y k z
HX-CHENG 14
§1.1 油气储集层及其简化