双重介质渗流理论资料
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4nn 2 L2
式中：n —— 正交裂缝组数，整数； L —— 岩块的特征长度，m。
窜流系数的大小，既取决于基质与裂缝渗透率 的比值，又取决于基质被裂缝切割的程度。基质与 裂缝渗透率的比值越大、或者裂缝密度越大，窜流 14 系数λ越大。
渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
第二节
双重介质油藏渗流微分方程
12
渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
2.窜流系数λ 在裂缝—孔隙双重介质的渗流过程中，具有 粒间孔隙的基质岩块与裂缝之间存在着流体质量 的交换。它反映基岩中流体向裂缝窜流的能力。 定义为：
式中：
Km Kf
r
2 w
rw——油井半径； ——形状因子。
13
渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
为形状因子，它与被切割的岩块大小和正交 裂缝组数有关。 岩块越小，裂缝密度越大，则形 状因子越大，反之则小。沃伦等提出的表达式为：
9
渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
1.弹性储容比ω 弹性储容比描述裂缝网络与基质孔隙两个 系统的弹性储容能力的相对大小，定义为裂缝 网络的弹性储存能力与油藏总的弹性储存能力 之比。
式中：
f Cf m C m f C f
Cm、 Cf — 流体在基质岩块和裂缝网络中的综合压缩系数； φm、φf — 基质岩块系统和裂缝网络系统相对于总系统（基质 +裂缝）的孔隙度。
[1 C ( p p )]
0 0
17
渗流力学讲义
10
渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
m
基质岩块系统孔隙体积 总系统体积
f
裂缝系统孔隙体积 总系统体积
裂缝孔隙度占总孔隙度的比例愈大，弹性 储容比ω愈大。
11
渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
f Cf m C m f C f
＝１， 岩块无孔隙的裂缝性油藏（纯裂缝油藏） ＝０， 常规的粒间孔隙油藏 0<<1， 双重介质油藏
3
渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
第一节
双重介质油藏模型及特征参数
在实际的裂缝－孔隙性双 重介质结构油气藏中，裂缝和 基质岩块的分布是杂乱无章的 ，用常规的数学方法很难描述 流体在其中的流动规律。为了 研究的需要，可将储层抽象为
一、双重介质油气藏地质模型简化
各种不同的简化地质模型。
双重介质实际油藏模型
德斯旺模型
7
渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
以上模型得到的渗流基本规律是相似的， 其中最有代表性的是沃伦－茹特模型，下面就 以该模型为例讨论流体在双重介质油藏中的不 稳定渗流理论及渗流规律。
8
渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
二、双重介质油气藏特征参数 双重介质油藏无论在静态上还是动态上都 比均质地层复杂，然而均质地层与裂缝－孔隙 性双重介质地层的基本差别，从渗流的角度上 看，只需要两个参数来描述，即弹性储容比和 窜流系数。
对于双重介质油藏，可把裂缝系统和基质 岩块系统视为同一空间中复合着的两个彼此独 立而又互相联系的水动力场。根据连续介质场 的假设，对每一介质场分别写出状态方程、运 动方程和质量守恒方程，在质量守恒方程中用 源或汇来描述裂缝网络与基质岩块间的流体交 换，从而可按与均质介质类似的方法来建立流 体在双重介质中不稳定渗流的微分方程。
16
渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
C ( p f p0 )
二、状态方程
裂缝系统 ：
e
f 0
f0
f [1 C f ( p f p0 )]
基岩系统 ：
m e
0
m0
C ( pm p0 )
m [1 Cm ( p p )]
m 0
由于液体的压缩性很小，可近似展开为：
渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
前面论述的都是均质介质中的渗流理论。本章将讨论 双重介质 — 特指天然裂缝－孔隙性介质。研究表明，双 重介质油藏由原生的粒间孔隙和次生的裂缝两种孔隙结构 组成。双重介质结构普遍存在于石灰岩和白云岩油气层中，
它往往是由无数的裂缝以及被裂缝任意分割的无数具有一
般多孔介质结构的基质岩块所组成。
4
渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
1.沃伦—茹特模型(J.E.Warren和P.E.Root)
将实际的双重介质油藏简化
为正交裂缝切割基质岩块呈六面 体的地质模型，裂缝方向与渗透 率主方向一致，并假设裂缝的宽 度为常数。裂缝网络可以是均匀 分布，也可是非均匀分布的。采 用非均匀的裂缝网络可研究裂缝 网络的各向异性或在某一方向上 沃伦—茹特模型 变化的情况。
场），在这两个水动力学场中又存在流体交换。
2
渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
双重介质油藏的基本特征是：双重孔隙 度、双重渗透率、两个平行的水动力学场以 及在两种孔隙结构之间有流体交换的“窜流 ”作用发生。因此，在研究双重介质油气藏 中流体的流动规律时应分析裂缝和基岩两个 流场中流体的流动规律以及它们之间的关系 。
5
渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
2. 凯泽米模型（H. Kazemi）
该模型是把实际的双重介质油藏简化为由一组平行层 理的裂缝分割基质岩块呈层状的地质模型，即模型由水平 裂缝和水平基岩层相间组成。
凯泽米模型
6
渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
3. 德斯旺模型（A. O. Deswaan）
该模型与沃伦－茹特模型相似，只是基质岩 块为圆球体。圆球体仍按规则的正交分布方式排 列。裂缝由圆球体之间的空间代表，圆球体代表 基质岩块。
15
渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
一、运动方程
假设裂缝和基岩两种介质分别是均匀且各 向同性，流体从基岩孔隙中流向裂缝，再经由 裂缝流入井底，流体在裂缝和基岩中的渗流都 满足达西定律，其运动方程可写为：
裂缝 v f 3.6
Kf
基岩 v m 3.6
Km
grad p f
grad pm
1
渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
双重介质中含有细小孔隙并具有高储存能力的基质岩
块是流体在地层中的主要储集空间，而储存能力低但渗透
性高的裂缝网络则是流体在地层中流动的主要通道。由于
裂缝和基质岩块组成的两种孔隙体系的物理参数（孔隙度
和渗透率等）相差悬殊，使得压力波在地层中的传播速度
不同，这样源自文库形成了两个平行的水动力学系统（水动力学
式中：n —— 正交裂缝组数，整数； L —— 岩块的特征长度，m。
窜流系数的大小，既取决于基质与裂缝渗透率 的比值，又取决于基质被裂缝切割的程度。基质与 裂缝渗透率的比值越大、或者裂缝密度越大，窜流 14 系数λ越大。
渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
第二节
双重介质油藏渗流微分方程
12
渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
2.窜流系数λ 在裂缝—孔隙双重介质的渗流过程中，具有 粒间孔隙的基质岩块与裂缝之间存在着流体质量 的交换。它反映基岩中流体向裂缝窜流的能力。 定义为：
式中：
Km Kf
r
2 w
rw——油井半径； ——形状因子。
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渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
为形状因子，它与被切割的岩块大小和正交 裂缝组数有关。 岩块越小，裂缝密度越大，则形 状因子越大，反之则小。沃伦等提出的表达式为：
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渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
1.弹性储容比ω 弹性储容比描述裂缝网络与基质孔隙两个 系统的弹性储容能力的相对大小，定义为裂缝 网络的弹性储存能力与油藏总的弹性储存能力 之比。
式中：
f Cf m C m f C f
Cm、 Cf — 流体在基质岩块和裂缝网络中的综合压缩系数； φm、φf — 基质岩块系统和裂缝网络系统相对于总系统（基质 +裂缝）的孔隙度。
[1 C ( p p )]
0 0
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渗流力学讲义
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渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
m
基质岩块系统孔隙体积 总系统体积
f
裂缝系统孔隙体积 总系统体积
裂缝孔隙度占总孔隙度的比例愈大，弹性 储容比ω愈大。
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渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
f Cf m C m f C f
＝１， 岩块无孔隙的裂缝性油藏（纯裂缝油藏） ＝０， 常规的粒间孔隙油藏 0<<1， 双重介质油藏
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渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
第一节
双重介质油藏模型及特征参数
在实际的裂缝－孔隙性双 重介质结构油气藏中，裂缝和 基质岩块的分布是杂乱无章的 ，用常规的数学方法很难描述 流体在其中的流动规律。为了 研究的需要，可将储层抽象为
一、双重介质油气藏地质模型简化
各种不同的简化地质模型。
双重介质实际油藏模型
德斯旺模型
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渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
以上模型得到的渗流基本规律是相似的， 其中最有代表性的是沃伦－茹特模型，下面就 以该模型为例讨论流体在双重介质油藏中的不 稳定渗流理论及渗流规律。
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渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
二、双重介质油气藏特征参数 双重介质油藏无论在静态上还是动态上都 比均质地层复杂，然而均质地层与裂缝－孔隙 性双重介质地层的基本差别，从渗流的角度上 看，只需要两个参数来描述，即弹性储容比和 窜流系数。
对于双重介质油藏，可把裂缝系统和基质 岩块系统视为同一空间中复合着的两个彼此独 立而又互相联系的水动力场。根据连续介质场 的假设，对每一介质场分别写出状态方程、运 动方程和质量守恒方程，在质量守恒方程中用 源或汇来描述裂缝网络与基质岩块间的流体交 换，从而可按与均质介质类似的方法来建立流 体在双重介质中不稳定渗流的微分方程。
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渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
C ( p f p0 )
二、状态方程
裂缝系统 ：
e
f 0
f0
f [1 C f ( p f p0 )]
基岩系统 ：
m e
0
m0
C ( pm p0 )
m [1 Cm ( p p )]
m 0
由于液体的压缩性很小，可近似展开为：
渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
前面论述的都是均质介质中的渗流理论。本章将讨论 双重介质 — 特指天然裂缝－孔隙性介质。研究表明，双 重介质油藏由原生的粒间孔隙和次生的裂缝两种孔隙结构 组成。双重介质结构普遍存在于石灰岩和白云岩油气层中，
它往往是由无数的裂缝以及被裂缝任意分割的无数具有一
般多孔介质结构的基质岩块所组成。
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渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
1.沃伦—茹特模型(J.E.Warren和P.E.Root)
将实际的双重介质油藏简化
为正交裂缝切割基质岩块呈六面 体的地质模型，裂缝方向与渗透 率主方向一致，并假设裂缝的宽 度为常数。裂缝网络可以是均匀 分布，也可是非均匀分布的。采 用非均匀的裂缝网络可研究裂缝 网络的各向异性或在某一方向上 沃伦—茹特模型 变化的情况。
场），在这两个水动力学场中又存在流体交换。
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渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
双重介质油藏的基本特征是：双重孔隙 度、双重渗透率、两个平行的水动力学场以 及在两种孔隙结构之间有流体交换的“窜流 ”作用发生。因此，在研究双重介质油气藏 中流体的流动规律时应分析裂缝和基岩两个 流场中流体的流动规律以及它们之间的关系 。
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渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
2. 凯泽米模型（H. Kazemi）
该模型是把实际的双重介质油藏简化为由一组平行层 理的裂缝分割基质岩块呈层状的地质模型，即模型由水平 裂缝和水平基岩层相间组成。
凯泽米模型
6
渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
3. 德斯旺模型（A. O. Deswaan）
该模型与沃伦－茹特模型相似，只是基质岩 块为圆球体。圆球体仍按规则的正交分布方式排 列。裂缝由圆球体之间的空间代表，圆球体代表 基质岩块。
15
渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
一、运动方程
假设裂缝和基岩两种介质分别是均匀且各 向同性，流体从基岩孔隙中流向裂缝，再经由 裂缝流入井底，流体在裂缝和基岩中的渗流都 满足达西定律，其运动方程可写为：
裂缝 v f 3.6
Kf
基岩 v m 3.6
Km
grad p f
grad pm
1
渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
双重介质中含有细小孔隙并具有高储存能力的基质岩
块是流体在地层中的主要储集空间，而储存能力低但渗透
性高的裂缝网络则是流体在地层中流动的主要通道。由于
裂缝和基质岩块组成的两种孔隙体系的物理参数（孔隙度
和渗透率等）相差悬殊，使得压力波在地层中的传播速度
不同，这样源自文库形成了两个平行的水动力学系统（水动力学