渗流力学 第一章 渗流基本概念和定律精品PPT课件

第一章 渗流的基本概念和基本规律
• 油气储集层 • 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 • 在低速下的渗流规律 • 两相渗流规律
第一节 油气储集层（reservoir）
• 油气层的概念 • 油藏类型 • 多孔介质
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。
定压边界油藏
1-供给边缘;2-含油边缘；3-含气边缘
特点：边界压力保持不变。
封闭式油藏
1-封闭边缘;2-含油边缘;3-含气边缘
特点：无流体通过边界
（二）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、三维流动。 • 纵向分区：纯油区(有滞留水)、过渡区及
纯水区
三、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：
• 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。
二、油藏类型
（一）层状油藏
• 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。
（一）层状油藏
• 按边界类型可分为： – 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。 – 封闭边界油藏：边界为断层或尖灭 没有边水供给
• 因此渗流课概念多、公式多，要求在学习时深刻理解基本概念， 掌握基本公式，熟练应用基本方法，在此基础上培养解决实际 渗流问题的能力。学习时须善于思考，善于总结、分析、对比。 独立完成作业，巩固所学知识。
五、本课在油气田开发专业体系中的位置
高等数学 工程数学 流体力学 油层物理
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
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：
a
Vt 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。
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。绝对渗透率只与岩石本身性质有关。
绪论
• 几个概念 • 渗流的分类 • 渗流力学的发展 • 特点及要求 • 在油气田开发专业体系中的位置 • 参考书 • 课程成绩组成
一、几个基本概念
1、多孔介质（porous medium）：含有大量任意分布、彼此连通且形 状各异、大小不一的孔隙的固体介质。 2、渗流（permeability）：流体通过多孔介质的流动，也叫渗滤。 3、渗流力学：研究流体在多孔介质中的运动形态和规律的科学。
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：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Baidu Nhomakorabea形式简 单。
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
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。
• 在分析研究实际渗流现象的基础上，建立数学模型，并用解析 法或数值法求解，分析其规律和实际解的意义。
2、近代渗流力学： 1920-50年代 动因：开发油气； 主要理论：单相、两相、三相渗流；一维、二维、三维渗流； 求解方法：常规解析法。
3、现代渗流力学 ： 60年代至今
动因：计算机的广泛应用； 求解方法：在求解椭圆形方程、抛物形方程、拟线性方程中 广泛应用了积分变换、自模解、特征线等理论。 数学模型：组分模型；考虑传质、传热、扩散等特殊方程的 物理化学渗流和非牛顿流体渗流；热采模型；三次采油中的 聚合物模型；三元复合驱(活性剂、碱、聚合物)；微生物采 油的生物渗流。
六、主要参考书
1、《油气层渗流力学》葛家理，石油工业出版社， 1982年
2、《渗流力学基础》刘尉宁，石油工业出版社，1985 年 3、《现代油藏渗流力学原理》葛家理，石油工业出版
社七，、20课01程年成绩组成
4、1、《平油时气成地绩下3渗0%流力学》郎兆新，石油大学出版社， 2030、1年最后考试70%。
Pz gz
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/s2。
• 重力有时是动力，有时是阻力
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
理想双重介质
2）双重介质：由孔隙和裂缝或孔隙和溶洞构成。
3）三重介质：由孔隙、裂缝和溶洞构成。
第二节 渗流中的力学分析及驱动类型
• 力学分析 • 与油藏有关的压力概念 • 驱动类型
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：
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油气层渗流力学
石油工程学院油藏工程系
主要内容
第一章 渗流的基本概念和基本规律（8学时） 第二章 油气渗流的数学模型（8学时） 第三章 单相液体稳定渗流理论（20学时） 第四章 弹性微可压缩液体的不稳定渗流理论（10学时） 第六章 两相渗流理论（10学时） 第七章 其它渗流理论（4学时）
二、渗流的分类
1）地下渗流：存在于地层中，如油气水在地层中的流动； 2）工程渗流：化工、冶金、环保中的渗流问题； 3）生物渗流：动物和植物中的渗流问题。
三、渗流力学的发展（地下渗流）
1、古典渗流力学： 1920年以前 动因：开发利用地下水； 代表：法国水利工程师达西（Darcy）； 定律：达西定律（Darcy’s Law，1856）。