第一章渗流的基本概念和基本定律ppt课件.ppt
第一章 渗流的基本概念和基本定律,第一节 油气储集层第二节 渗流的基本概念第三节 油藏能量及驱动方式,第一节 油气储集层,一 多孔介质的分类及其简化二 储集层外部形状及其简化三 储集层的特点,粒间孔隙结构 单重介质 纯裂缝结构 纯溶洞结构 裂缝孔隙结构 双重介质 溶洞孔隙结构 裂缝溶洞结构 三重介质 溶洞-裂缝-孔隙结构,一 多孔介质的分类及其简化,储集层按其内部空间结构特点可以分为三种介质七种结构:,二 储集层外部形状及简化, 根据储集层的厚度:层状油藏,块状油藏 (球形流) 根据边界条件:定压边界,封闭边界 根据平面延伸系数: 长轴 3 条带形地层,三 储集层的特点, 储集性 渗透性 K 压缩性 分散性 复杂性（孔隙结构）:四通八达 杂乱无序 很难用数学的方法来表征孔喉的形态，多 靠实验来实现。 渗流的特点: 渗流阻力大 渗流速度慢,第二节 渗流的基本概念,一.渗流的三种基本几何形式 平面单向流（一维问题）, 平面径向流（二维问题）,第二节 渗流的基本概念,一.渗流的三种基本几何形式, 球形径向流（三维问题）,第二节 渗流的基本概念,一.渗流的三种基本几何形式,二.渗流速度, 定义:流体通过单位面积的体积流量. 计算: A-渗流面积 与力学上速度的物理含义的区别: 它是宏观上统计的平均值,其方向为 高压指向低压.,第二节 渗流的基本概念, 真实速度:,-真实渗流面积,透明度 在数值上与孔隙度相等,第二节 渗流的基本概念,三.油藏中压力的概念, 原始地层压力Pi 油田未开发前的地层中流体承受的压力. 对于同一水动力学系统其压力梯度曲线(即PH曲线)应该为一直线. 一个油藏若处于多个水动力学系统,其压力梯度曲线则为一条折线.,第二节 渗流的基本概念, 目前地层压力PR 井底压力Pwf:井底油层中部压力. 静压:关井后所测得的压力. 边界压力Pe:油藏边界上的压力 折算压力Pz:将油藏内各点的压力按静水 力学内部压力分布规律折算 到同一水平面上的压力,该 压力即为折算压力.,第二节 渗流的基本概念,油藏中,同一水动力系统各点的折算压力应该相等,这也是判断油藏两点是否处于同一水动力系统的方法.同时也可以判断地层中流体的流向.,第二节 渗流的基本概念, 压力梯度曲线: 油藏埋深实测压力P的关系曲线.同一水动力系统应该为一直线.,第二节 渗流的基本概念,第三节 油藏能量及驱动方式,一.受力分析 地下流体在地层中渗流主要受到以下几方面里的作用: 重力:有时为动力,有时为阻力., 惯性力:通常表现为阻力, 粘滞力(阻力): 弹性力:,速度梯度,表现为动力,第三节 油藏能量及驱动方式, 毛细管压力: 当Pc与流体流向相同时为动力,相异为阻力,但实际油藏中多表现为阻力. 边水压力:动力,第三节 油藏能量及驱动方式,二.油藏能量, 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.,第三节 油藏能量及驱动方式,三.油藏驱动方式,驱动方式:在油藏开采过程中主要依靠哪种能量来驱 动,就称为何种驱动方式.刚性水压驱动:边水或注入水.开采过程中油藏压 力不变,弹性能忽略.弹性水压驱动:边水供应不足,油藏压力变小,水区 和油区的流体及岩石弹性膨胀.,第三节 油藏能量及驱动方式,弹性驱动:岩石及流体的弹性能为主要 的驱油动力.(封闭边界,无 气顶,无注入水)溶解气驱动:主要依靠分离出的溶解气 的弹性能驱动.,第三节 油藏能量及驱动方式,气压驱动:以气顶压力为主要的驱动方 式.重力驱动:依靠原油自身的重力驱动. 值得注意的是:油藏的驱动方式并不是 固定不变的,随着油田 的开发,油藏可以出现 多种驱动方式.,第三节 油藏能量及驱动方式,第二章 渗流的基本规律,第一节 线性渗流规律第二节 非线性渗流定律 第三节 特殊情况下的渗流规律,第一节 线性渗流规律,渗流规律:描述压力与流速的关系. 压力和流速( )是描述渗流 的两个十分重要的物理量.线性渗流:流速与压力差(或压力梯度)呈 线性关系的渗流.,一.达西定律,-比例常数,渗流系数,第一节 线性渗流规律,进一步实验表明:,流体重率,岩石绝对渗透率,第一节 线性渗流规律,如有一口井:,Wi可以忽略,第一节 线性渗流规律,对于水平地层,则有:,要求记忆,第一节 线性渗流规律,二.达西定律的讨论,渗流速度 与真实速度,渗流流量,渗流面积,孔隙度,第一节 线性渗流规律, 达西定律的适用条件,:流体为牛顿流体.:渗流速度必须在适当的范围内(即流体为层流流动).:流体不与岩石发生任何物理化学反应.:岩石被某一相流体饱和., 渗流阻力,达西定律,欧姆定律,渗流阻力,要求记忆,第一节 线性渗流规律, 达西定律的微分形式,规定沿流体流动方向的速度为正., 达西定律的力学分析,取一微小单元如下图所示:,:作用L渗流段上两端面上的总压力.,1-1断面:,2-2断面:,第一节 线性渗流规律,P2,P1,Z2,Z1,-与岩石结构和几何特征有关的系数,:渗流段所受的总摩擦力,:流体自身重力在流动方向上的投影,根据力的平衡关系有:,第一节 线性渗流规律,该公式即为倾斜地层考虑重力影响的达西公式.,若为水平地层，则有：,三.渗流力学常用单位制, 工程单位制 (公斤.米.秒) 物理单位制 (克.厘米.秒) 混合单位制 (达西单位制) 国际单位制,第二节.非线性渗流定律,非线性渗流:渗流速度 v 与压力梯度不成线 性关系的渗流.分高速和低速两 种。,一.产生非线性渗流的原因,当油藏中流体的流动速度过大时,流 体的惯性阻力不可忽视,从而导致渗流 速度v与压力梯度dP/dL的直线规律被破 坏. 非线性渗流一般出现在: 气井 裂缝性油田 砂岩油田射孔井等,第二节.非线性渗流定律,二.非线性渗流的判定方法(高速),研究发现:线性渗流非线性渗流与层 流紊流比较相似,于是借 用管流中区分层流和紊流的 判定方法来判定线性渗流和 非线性渗流.,第二节.非线性渗流定律,根据雷诺数的定义：,第二节.非线性渗流定律,确定的卡佳霍夫公式,实验研究表明：渗流中的临界雷诺数为：,线性渗流,非线性渗流,第二节.非线性渗流定律,三非线性渗流的表达式, 指数式:,C与岩石及流体性质有关的系数,n渗流指数 n 1,1,线性,1,过渡区,平方区,线性区,过渡区,平方区,n,第二节.非线性渗流定律, 二项式,代入Re和 得微分形式,将实验数据处理成,曲线得一直线段。,阻力系数,第二节.非线性渗流定律, 气体指数式方程,-与流体及岩石有关的系数,-气体重率,第三节 特殊情况下的渗流规律,一.流体低速条件下的渗流规律 流体在低速时为一条不通过原点的直线,产生这一现象的 原因主要是: 原油中的表面活性物质在渗流过程中会吸附在岩石表面, 导致岩层的渗流率降低,即流体必须克服因吸附层产生的 附加阻力(亦为附加压力梯度) 才能流动. 岩层中的粘土成分吸引水分子 形成水化膜,即流体在流动时 必须附加一个压力梯度来破坏 水化膜,这样才能使流体开始 流动.,启动压力梯度,运动方程,粘滞阻力,附加阻力,视渗透率,二.变形介质的渗流规律,当地层中压力变化较小时,有,当地层中压力变化较大时,有,渗透率变化系数,如果考虑流体密度和粘度均为压力的函数时则有:,则质量渗流速度为:,粘度变化系数,密度变化系数,
