《渗流力学》第四章多相渗流理论基础

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高等渗流力学(2017)-第四章

温度第四章孔隙介质中的多相多组分渗流理论第一节多相多组分渗流数学模型第二节相态平衡闪蒸计算方法第三节状态方程及物性参数计算方法第四章孔隙介质中的多相多组分渗流理论第一节多相多组分渗流数学模型7油水之间不互溶
高等渗流力学
黄世军
2017
第四章孔隙介质中的多相多组分渗流理论
由于多相多分组系统是一个很复杂的物理化学系统，因此无论在对系统本身的物理化学性质的研究还是对于流动规律的研究，包括对物理化学过程的描述和流动规律的描述，都遇到极为困难的问题。即使有可能建立起基本微分方程，其求解也是相当困难
第一节多相多组分渗流数学模型渗流数学模型解法思路
1、总物质守恒： L V Lw 1 （1个）（Nc-1个）
2、某一烃组分守恒：
Lxi Vyi 1,(i 2、 3...NC )
3、二氧化碳组分守恒： Lx1 Vy1 Lwn1,w 1 4、相平衡：
fi , L fi ,V i 1、 2...NC
7、选取未知量：
Y V , y1 , y2 ... yN
C

Fi fi ,V fi , L NC 8、构造牛顿迭代方程组，余量形式： FNC 1 1 yi i 1
第一节多相多组分渗流数学模型渗流数学模型解法思路
9、构造迭代式：
J Y F
(6)
由(6)和(7)可写出Nc+1个方程组成的方程组。利用Newton-Raphson方法求解。
第二节相态平衡闪蒸计算方法
一、一般相态平衡闪蒸计算方法
迭代求解过程：
Newton-Raphson方法求解要点是形成Jacobi矩阵元素：

渗流的基本原理和规律

发展：深度—宏观微观相结合广度—物理化学渗流、多重介质渗流、非牛顿流体渗流、非等温渗流
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

渗流力学教学大纲

《渗流力学》课程教学大纲课程编号：02041002课程名称：渗流力学英文名称：Fluid Flow Through Porous Media课程类型：必修课课程性质：专业基础课总学时：56 讲课学时：48 实验学时：8学分： 4适用对象：石油工程专业、海洋油气工程、资源勘查工程先修课程：油层物理一、编写说明（一）制定大纲的依据根据《渗流力学》专业本科生培养计划要求制定本教学大纲。

（二）课程简介“渗流力学”是流体力学的一个分支，是研究流体在多孔介质中流动规律的一门学科。

本课程讲述的内容是“渗流力学”中的一个分支——地下渗流部分。

专门研究地下油气水及其混合物在地层中的流动规律。

（三）课程的地位和作用本课程是油气田开发与开采的理论基础，是石油工程专业和海洋油气工程专业的主干课程，同时也是资源勘查工程专业的选修课。

明确渗流理论是油气田开发，提高油田采收率等理论的基础，为学好专业课和解决有关地下油、气、水的渗流问题打好基础。

（四）课程性质、目的和任务本课程是石油工程专业和海洋油气工程专业本科学生的一门专业基础课，目的是通过各个教学环节使学生掌握油、气、水在地下流动规律，以及研究流体渗流规律的基本方法。

本课程的任务是使学生能掌握渗流力学基础概念、基本理论及解决渗流问题的基本技能。

（1）使学生掌握油、气、水渗流的基本规律及建立方程的基本方法；（2）培养学生用所学的渗流力学理论分析和解决渗流问题能力；（3）通过实验课培养学生严谨作风及动手能力。

（五）与其他课程的联系由于渗流力学是一门专业基础课，所以是其他专业课的基础，为学好其他专业课打下牢固的基础。

（六）对先修课的要求要求在学习本门课程之前，学好油层物理这门专业基础课，同时对高等数学中的求导，积分等知识能够熟练的应用。

一、大纲内容绪论渗流力学发展史，本课程研究方向。

第一章渗流的基础知识和基本定律（一）教学目的和任务使学生全面掌握渗流力学的基本概念和基本定律，使学生了解本课程的学习目的，为今后的学习打下基础。

第4章渗流力学基础

渗透系数K——是综合反映多孔介质特性（孔隙度n及其结构特性ε）、
渗流流体性质（重度γ和粘滞性μ）的参数
渗透率k——反映多孔介质特性的参数，表示允许流体通过的潜在能力
K与k的关系式：
K

k

4、达西定律的推广
k

d
2 e

f
(n, )
k d 2 n / 32
de 岩石颗粒有效直径 d 圆管直径(毛细管) K m / s, k m2
f p 0
ds
dt
质量力f仅考虑重力g与渗流阻力 R →f = g + R，g =｛0，0，-g｝
∵水头与压强关系 H z p / p H z
∴对均质等温（不）可压缩流体有：p H z H g

(gv

v gcV )
g 0
g
t g t

(n)
t

n
t

n t
(n
p

n ) p p t

Ss
H t
Ss g((1 n) n) — 释水(贮水)率
二、非稳定渗流基本微分方程
( n) div(V ) 0 ( n) divV V 0 ( n) divV 0
1、若是均质各向同性介质
(h H ) (h H ) H
x x y y K K t
2、若是1+隔水底板水平(h＝H－B)
1 2H 2 2H 2 H
( 2
x 2

y 2
) KK
t
3、若是2+无补给（ε= 0）、稳定流（ H 0） t

渗流力学基本理论参考资料

目录第一章渗流理论基础 (1)1.1渗流的基本概念 (1)1.2渗流基本定律 (7)1.3岩层透水特征及水流折射定律 (11)1.4流网及其应用 (14)1.5渗流连续方程 (19)1.6渗流基本微分方程 (24)1.7数学模型的建立及求解 (32)第一章渗流理论基础1.1 渗流的基本概念1.1.1 多孔介质及其特性1.1.1.1多孔介质的概念多孔介质(Porous medium)：地下水动力学中具有空隙的岩石。

广义上包括孔隙介质、裂隙介质和岩溶不十分发育的由石灰岩和白云岩组成的介质，统称为多孔介质。

孔隙介质：含有孔隙的岩层，砂层、疏松砂岩等；裂隙介质：含有裂隙的岩层，裂隙发育的花岗岩、石灰岩等。

1.1.1.2 多孔介质的性质(1) 孔隙性：有效孔隙和死端孔隙。

孔隙度（Porosity）是多孔介质中孔隙体积与多孔介质总体积之比（符号为n），可表示为小数或百分数，n=Vv/V。

有效孔隙（Effective pores）是多孔介质中相互连通的、不为结合水所占据的那一部分孔隙。

有效孔隙度（Effective Porosity）是多孔介质中有效孔隙体积与多孔介质总体积之比（符号为n e），可表示为小数或百分数，n e=V e/V。

死端孔隙（Dead-end pores ）是多孔介质中一端与其它孔隙连通、另一端是封闭的孔隙。

(2) 连通性：封闭和畅通，有效和无效。

(3) 压缩性：固体颗粒和孔隙的压缩系数推导。

(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，液相的地下水可以吸着水、薄膜水、毛管水和重力水等形式存在。

固相—骨架matrix气相—空气，非饱和带中液相—水：吸着水Hygroscopic water薄膜水pellicular water毛管水capillary water重力水gravitational water1.1.1.3多孔介质中的地下水运动比较复杂，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。

渗流力学-习题集

第一章油气渗流基本定律和渗流数学模型一、基本概念1、何谓多孔介质？在油气层中，分哪几类？2、什么叫渗流、渗流力学、油气层渗流研究对象是什么？3、现阶段油气渗流力学的研究特征是什么？4、什么叫含油边缘和计算含油边缘？5、何为开敞式和封闭式油藏？区别是什么？6、什么叫折算压力？怎样求地层中某一点折算压力？7、什么叫地层压力系数和压力梯度曲线？8、常见的驱油能量有哪些？有哪些最基本驱动方式？9、何为渗流速度？为什么要引入它？它与流体质点的真实速度的区别何在？ 10、什么叫线性渗流定律、其物理意义是什么？怎样确定其适用范围？ 11、岩石渗透率的物理意义和单位是什么？各种单位制之间有什么联系？ 12、何谓非线性渗流的指数式？其物理意义是什么？13、何谓非线性渗流的二项式？其物理意义是什么？它与指数式有何区别和联系？ 14、什么叫流压和静压？15、什么叫渗流数学模型？其一般构成是什么？16、建立渗流微分方程应从哪几个方面考虑？分几个步骤进行？17、简述分别用积分法和微分法推导单相流体稳定渗流微分方程的步骤？ 18、分别写出液体、气体和岩石的状态方程。

二、计算题1、有一未打开油层，如图：其中P A =18MPa,h=10m,原油重度γ=0.8，求P B =？2、四口油井的测压资料如下表，已知原油比重0.8，油水界面的海拔为-950m ，试分析在哪3为-1000m ，位于含水区的一口探井实测地层中部原始地层压力为11.7MPa ，油层中部海拔-1300m ，已知原油比重为0.85，地层水比重为1.0，求该油田油水界面的海拔深度。

4、已知一油藏中的两点，如图，h=10m,P A =9.35MPa, P B =9.5MPa,原油重率γ=0.85，问油的运移方向如何？BA h =10m5、已知一个边长为5cm 正方形截面岩心，长100cm ，倾斜放置，如图所示，入口端（上部）压力1P =0.2MPa ，出口端（下部）压力2P =0.1MPa ，h=50cm ，液体重率0.85，渗流段长度L=100cm ，液体粘度μ=2mPa.s ，岩石渗透率K=12m μ，求流量Q 为多少？6、在上题基础上如果将h 改为0，其结果又将如何？通过计算说明什么？（其它条件不变）7、某实验室测定园柱形岩芯渗透率，岩芯半径为1cm ，长度5cm ，在岩芯两端建立压差，使粘度为1mPa.s 的液体通过岩芯，在二分钟内测量出通过的液量为15cm 3，从水银压力计上知道两端的压差为157mmHg ，试计算岩芯的渗透率。

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。

【免费下载】渗流力学基本理论

广义上包括孔隙介质、裂隙介质和岩溶不十分发育的由石灰岩和白云岩组成的介质，统称为多孔介质。

孔隙介质：含有孔隙的岩层，砂层、疏松砂岩等；裂隙介质：含有裂隙的岩层，裂隙发育的花岗岩、石灰岩等。

1.1.1.2 多孔介质的性质(1) 孔隙性：有效孔隙和死端孔隙。

孔隙度（Porosity）是多孔介质中孔隙体积与多孔介质总体积之比（符号为n），可表示为小数或百分数，n=Vv/V。

有效孔隙（Effective pores）是多孔介质中相互连通的、不为结合水所占据的那一部分孔隙。

有效孔隙度（Effective Porosity）是多孔介质中有效孔隙体积与多孔介质总体积之比（符号为n e），可表示为小数或百分数，n e=V e/V。

死端孔隙（Dead-end pores ）是多孔介质中一端与其它孔隙连通、另一端是封闭的孔隙。

(2) 连通性：封闭和畅通，有效和无效。

(3) 压缩性：固体颗粒和孔隙的压缩系数推导。

(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，液相的地下水可以吸着水、薄膜水、毛管水和重力水等形式存在。

渗流力学课件第四章

对圆形封闭地层，一般认为：
t
re2
0.1
为不稳定渗流早期
0.1ret2 0.3 为不稳定渗流晚期
t
re2 0.3
为拟稳态期
3.拟稳态期近似解
由综合弹性系数的定义，对整个地层：
C1VPVL
所以，有：
VL Pi P
P 为平均地层压力；
V L(re2rw 2)h
re2h
Qd(VL d tVL)CVL ddPtCre2hddPt
●弹性驱动是弹性能不断释放的过程，地层中，流体密度和岩石的孔隙度随地层压力而变化。
这种压力传播的过程与边界条件有关。
§4.1 弹性不稳定渗流的物理过程
二、井以定产量生产时，地层压力传播及变化规律
Q
A
B
M
M
2021/4/24
HX-CHENG
9
地层压力传播及变化特征：
●由于井以定产量生产，因此在井壁处压降漏斗曲线的切
r2 rr t K ——称为导压系数
Ct
⊙物理意义为单位时间内压力传播的地层面积，表明地层
压力波传导的速度。单位为 m2 / s 或 cm2 /s 。
C t 0时，，即不考虑弹性时，变为刚性渗流，
压力波可瞬时传至无穷远处；
2021/C 4/2t4不变时， K，渗HX透-CH率EN越G 大，压力波传播越快。16
且：
P w(tf) P e(t) 2 Q K [h lr r w en 1 2 ]
Q2K[hPe(t)Pwf(t)] (lnre 1)
rw 2
4.拟稳态期的平均地层压力 P
目的：＊动态预测＊求采油指数
P PdArr w e2rPd (re2 rrw 2)

第一篇第四章多相流体的渗流机理

第四章多相流体的渗流机理前面已经分别研究了储层岩石本身的一些渗储性质以及多相流体(油、气、水)的相态转化及其物理性质。

那么当这两者相结合，即多相流体在高度分散、弯弯曲曲的毛细孔道所构成的岩石中，其分布及流动又会产生什么样的岩石—流体综合特性呢?岩石颗粒细、孔道小，使得岩石具有巨大的表面；流体本身又是多组分的不稳定体系，在孔道中又有可能同时出现油、气、水三相，这种流体分散储集在岩石中会造成流体各相之乱流体与岩石颗粒固相间存在着极大的多种界面(气一固、气一液、液一液、液一固界面)。

因此，界面现象极为突出，表现出与界面现象有关的界面张力、吸附作用、润湿作用及毛管现象、各种附加阻力效应等等，对流体在岩石中的分布和流动产生重大的影响。

因此，地下流体在岩石中的流动既不同于油、气、水在管路中的流动，更不同于水在河床中的流动而具有其特定的性质。

通常，人们把流体在多孔介质中的流动称为渗流。

渗流时，首先需要了解的是在岩石孔隙中油水究竟是怎样分布的?流动过程中会发生哪些变化?有什么特点?实用中采用哪些参数来描述地层中各种阻力的变化?如何减少和消除这些附加阻力?只有研究了渗流物理特性，才能找出油井生产指标(如产量、压力)变化的原因，也只有研究了渗储机理、岩石的润湿性等，才能对部分原油不能采出的原因有深刻的认识。

因此，本章研究的内容也是如何提高采收率的部分基础。

此外，本章中有关相对渗透率曲线及毛管压力曲线的研究，是油藏工程计算分析中极为重要的基础和资料，具有极大的实际意义。

第一节储层岩石中的各种界面现象无论在天然原始油层中存在有束缚水的情况还是注水开发的油层，其中流体至少存在着油水两相，当地层压力降到泡点压力后，还会因原油脱气而出现油气水三相。

因此，可以认为油层是一个由固相和两个不互溶的液相，以及有时还有气相等所构成的比面极大的高度分散系统。

而在这一系统中，所呈现的有关界面性质的一些问题，诸如水驱洗油问题，互溶混相驱油时的油水界面消失的问题，以及由于存在油水界面时的毛细管附加阻力问题等，都是与两相界面分子的相互作用有关的。

第四章油气层渗流力学

第四章油气渗流力学基础§4-1 油气层渗流的基本概念一、油气渗流的基本知识流体在孔隙中的流动叫渗流。

由于油层中渗流的流道非常小而又特别复杂，因而渗流的阻力很大，所以渗流的速度是十分缓慢的。

（一）单相渗流在油层的孔隙中，如果渗流仅能满足单一流体的要求，即只有石油或天然气，其渗流状况可称为单相渗流。

由于储油岩层绝大多数是在水体中沉积的，因此在岩石的孔隙中，首先是充满了水，油气是以后运移进来的。

这些后期进来的油气，只有把原来充填在岩石孔隙中的水排挤出去，气才有存储之处。

但是岩石孔隙中的水是不能完全排挤出去的，总有一部分残留在孔隙中，叫做束缚水。

束缚水在油层中的含量，大约占油层孔隙体积的20％左右，它们总是附着在岩石颗粒的表面，不能流动。

因此，所谓石油或天然气在油层孔隙中的单相流动，实际上是在被束缚水占据而变小了的岩石孔隙中渗流。

（二）油、气两相渗流当油层压力高于饱和压力时，天然气完全溶解在油中，此时油层内只有油的单相渗流（束缚水是不能流动的）。

当油田没有外来能量的补充时，在开发过程中，油层本身能量不断被消耗，压力不断下降，以致油层平均压力低于饱和压力，油层孔隙中就会有油、气两种流体的流动，称为油、气两相渗流。

为了进一步了解油、气两相渗流的一些规律，下面介绍几个有关的概念：1．贾敏效应假若在岩石孔隙中渗流的液体里只含有一个小气泡，由于表面张力的作用，这个气泡要终保持它的圆球形状。

当这个气泡的体积小于孔隙的喉道很多时，气泡通过这些喉道是不费力的。

而当其截面积接近于孔隙喉道截面积时，在通过这些不是圆形的喉道截面，或喉道面积稍小于气泡截面积时，就必然要改变气泡的形状。

改变气泡的形状需要一定的力，这力是阻碍油流的阻力。

改变一个气泡不需要多大的力，而大量的气泡就会变成阻碍油流的大阻力，它消耗油藏驱动的能量，促使油层压力进一步降低。

气泡对油流造成阻碍作用的现象叫做贾敏效应。

2．吸留气泡实验证明，当油气层内气体的饱和度低于20％时，气体的相渗透率等于零，即油层孔里没有气体的渗流。

多相流体渗流特征油藏物理课件知识介绍

实验结果应用
根据实验结果，可以指导油田开发实践，优化开发方案，提高采收率和经济效益。
05
多相流体渗流在油藏工程中的应用
提高采收率的方法与技术
注水技术
化学驱油技术
热力采油技术
气驱技术
通过向油藏注水，增加油藏压力，提高驱油效率，从而提高采收率。
利用化学剂改变油水界面张力，提高驱油效率，
从而提高采收率。
的参考依据。
优化油田开发方案
03
通过模拟实验，可以优化油田开发方案，提高油田开发效果和
经济效益。
实验设备与流程
实验设备
包括模拟装置、压力计、流量计、加热器、冷却器等。
实验流程
包括准备实验材料、建立模型、注水、注气、生产等步骤。
实验结果分析与应用
实验结果分析
通过分析实验数据，可以得出多相流体在油藏中的流动规律、渗流特征和油藏参数等。
渗流现象及其重要性
定义
渗流是指流体在多孔介质中流动的现象，这种流动是受孔隙介质阻力控制的。
重要性
渗流在石油、天然气、水文学等领域具有广泛的应用，是研究油藏工程、地下水动力学、土壤水文学等学科的重要基础。
多相流体渗流的研究方法
实验研究
通过实验模拟多相流体的渗流过程，测量相关参数，如流量、压力、持水率等，以揭示渗流规律。
通过加热油藏，降低原油粘度，提高流动性，
从而提高采收率。
利用气体提高油藏压力，从而提高采收率。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 油藏数值模拟与优化
01
02
03
04
建立数学模型
根据油藏地质、流体和工程数据，建立数学模型。
数值求解
利用数值方法求解数学模型，得到油藏动态变化规律。

多相渗流基本知识

4.相对渗透率
稳态实验方法首先将待实验的岩样烘干，烘干后用水饱和。然后用泵将油和水按一定比例分别送入岩芯，当进口与出口处油和水的流量分别相等时，表明岩芯中油、水两相趋于稳定。由压力计测得岩芯两端的压差，并由集液器测出油和水的流量，即可按Darcy公式算出油和水的相对渗透率，同时算出相应的含水饱和度。
液体、气体或固体）相接触时，在他们之间
存在一种自由能，要想将接触面上的物质分
离，必须有外力做功。每分离出单位面积所
需做的功就定义为界面张力σ，其单位为N/m。
2.界面张力和湿润性
2.界面张力和湿润性
3.毛管力
3.毛管力
3.毛管力
3.毛管力
由于存在上述现象，用湿润流体驱替非湿润流体与用非湿润流体驱替湿润流体所得的毛管力曲线不相重合。
4.相对渗透率
4.相对渗透率
4.相对渗透率
4.相对渗透率
4.相对渗透率
4.相对渗透率
相对渗透率曲线是多相渗流的一个重要特性，是油田开发中的重要关系曲线，准确测定能代表油藏实际特性的相对渗透率曲线对油田开发是必不可少的。
在实验室中测定相对渗透率曲线的方法可分为两类，即稳态实验和非稳态实验。
4.相对渗毛管力
相对渗透率
1.流体饱和度
1.流体饱和度
1.流体饱和度
在钻井过程中，根据演示研究资料以及返出泥浆的荧光分析和测定资料，可以确定地层中的含油饱和度，也可借助于矿场地球物理
资料研究确定。
2.界面张力和湿润性
一种流体w与另一种物质（与流体w不溶混的

渗流力学第四章

拟稳定状态：封闭油藏弹性渗流过程中，井以定产量生产时，压力波传到边界后经过一定时间，地层内各点的压降速度相等时的阶段，称“拟稳定状态”。
第四章弹性不稳定渗流理论
2.井底压力保持不变
第一阶段与前相同，进入第二阶段后，压力不断下降，产量不断减小，直到产量为零。
Q
t1 t2
B
t
第四章弹性不稳定渗流理论
第四章弹性不稳定渗流理论
由迭加原理，n口井产生的总压降为：
n
PPo P(r,t) Pj j1
n j1
4Q K jh [Ei(4æ(rtj2tj
)] )
2
例: 某油田一探井以20t/d投产，生产15天后距该井
1000m处，有一新井以40t/d投入生产。求第一口井生产30 天后井底压力降为多少？已知 K=0.25μm2,Rw=10cm, μo=9mPa·s, h=12m, ρ o=0.85, c =1.8×10-5/10-1MPa, Bo=1.12。
Ln
2 .25 æ ( t 0 ) Rw2
(Q 2 Q1 ) 4 Kh
Ln
2 .25 æ ( t t 2 ) Rw2
(Q 3 Q 2 ) 4 Kh
Ln
2 .25
æ (t t3 ) Rw2
(Q 4 Q 3 ) 4 Kh
Ln
2 .25 æ ( t t 4 ) Rw2
第四章弹性不稳定渗流理论
P4 Q K E h i(4 r æ 2t)
2 4
－Ei(-u)可查数学手册中幂积分函数表。
又已知幂积分函数可展开为：
E i( 4 r æ 2 t) L 4 r æ 2 n t 0 .57 4 r æ 2 7 t 1 4 2 (4 r æ 2 t)2

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。

渗流理论基础

于是连续性方程变为：
vx v y vz p xyz n xyz y z t x
p H 将化为 t t
：
因为
，故有：p=γ（H-z）=ρg（H-z） p H g H z g t t t
x , y, z 2
的单位时间
x vx1 vx x , y, z 2
vx x vx1 vx x, y, z x 2
略去二阶导数以上的高次项，得Δt时间内由abcd面流入单元体的质量为：
4. 地下水流为二维流时，非均质各向同性介质承压水流微分方程为： H H H
K K y s t x x y
两边乘含水层厚度M，得
H H H s M KM KM x x y y t
第二项Δρ非常小，忽略不计，于是上式变为：
vx v y vz H 2 x y z xyz g ng t xyz
vx v y vz H x y z xyz g ng t xyz
同理，可得到沿y轴和z轴方向流入和流出这个单元体的液体质量差，分别为：

v y y
xyzt
vz xyzt z
在Δt时间内，流入与流出这个单元体的总质量差为：
vx v y vz xyzt y z x 在均衡单元体中，孔隙体积为n Δx Δy Δz，其内液体质量为ρ n Δx Δy Δz， Δt时间内，单元体内液体质量的变化为：
1 H 1 2 H 2 H s H 2 r 2 2 r r r r z K t

多相流体的渗流机理

岩石表面完全油湿
实际标准
θ＝0° θ<85° 85°< θ < 100° θ>100° θ=180°
润湿是指三相体系：一相为固体,另一相为液体, 第三相为气体或另一种液体。
液体是否润湿固体,总是相对于另一相气体(或液体)而言的。
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4、润湿性的实质
2，3 1，3 1，2 cos
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润湿角的改变与三种因素有关：
(1)与三相周界的移动方向有关
由于润湿次序不同而引起的润湿角改变的现象称为静润湿滞后。
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(2)与三相周界的移动速度有关由于三相周界移动速度变化引起的润湿角改变的现象称为动润湿滞后。
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(3)固体表面的粗糙度和活性物质的吸附粗糙的矿物表面和有活性剂吸附的表面对三相周界的移动影响很大，使滞后现象加重。
润湿角θ
过气液固或液液固
定三相交点对液滴表义面所作的切线与液
固表面所夹的角－油 3－固体
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3、润湿性的判断
理论标准
θ＝0° θ<90° θ=90° θ>90° θ=180°
岩石润湿性
岩石表面完全水湿岩石表面亲水岩石表面中间润湿岩石表面亲油
润湿反转由于表面活性剂的吸附，使固体表面的润湿性
发生改变的现象。
润湿反转程度既与固体表面性质和活性剂的性质有关，又和活性剂的浓度有关。
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二、储层岩石的润湿性及其影响因素
固体表面的润湿性主要取决于固体和液体的性质。
既有亲水油藏,也有亲油油藏,还有各种不同程度的中性润湿油藏。
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