渗流力学-李治平

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1、教师：李治平、陈小凡油气层渗流力学1绪论1.1油气层渗流力学的研究目的及研究对研究目的：认识油气层和改造油气层的工具开发方案设计、动态分析、油气井开采、…..研究对象：研究油气水在地下油气水层中的运动规律。介绍几个名词多孔介质孔隙介质裂缝介质理想土壤假想土壤多孔介质裂缝介质孔隙介质由毛细管或微毛细管组成以固体颗粒为骨架，在颗粒之间形成的连通或不连通的孔隙具有裂缝的多孔介质多孔介质理想土壤假想土壤由等径的平行毛管组成等径的固体颗粒堆积而成简化渗流流体通过多孔介质中的流动渗流力学研究渗流的运动形态、运动规律的一门学科渗流力学的特点多学科交差渗透的一门边

2、缘学科油气层渗流力学的研究对象研究流体在油气层中的渗流形态及渗流规律渗流力学物理化学反应（如酸化）表面现象岩石力学微生物学油气层渗流力学的发展概况1956年---达西定律1923年--气体在多孔介质中的渗流理论1937年Musket---采油物理原研究了流体弹性及岩石弹性对渗流的影响，发展了压力恢复曲线确定地层参数的方法1936年---相对渗透率概念1942年--水驱油的非活塞理论1960年--裂缝渗流的新概念1977年--裂缝中的不稳定渗流（蒋继光、陈钟祥、刘慈群、葛家理）二、现阶段渗流力学的研究特点及发展趋势1广泛使用计算机及现代数学方法进行

3、渗流力学研究渗流数学模型数值求解--油藏数值模拟解析求解--现代试井分析理论油藏数值模拟维数---一维到多维计算方法---有限差分，有限元，边界元方程求解---历史拟合--试井分析理论方程求解--积分变换--特征线法-拉普拉撕数字返演法试井理论--直线法-曲线拟合--计算机自动拟合--人工神经网络油气渗流理论研究内容日趋纵深发展物理化学渗流的研究裂缝、双重介质、三重介质中的渗流规律研究地层非均质性对渗流影响的研究随机渗流力学的发展概率渗流力学连续介质场---非连续介质场方法微扰法斯克天尔左夫法实用工程计算法油田开发信息处理统计分析模型黑箱分析法灰色

4、系统分析法流固耦合渗流的发展近年发展起来的新理论地应力的变化油层孔隙体积的变化油层物性参数的变化流体渗流规律的变化油层压力的变化三、油气层渗流的研究方法地质模型建立力学模型建立数学模型建立求解数学模型并分析结果2油气层渗流的地质基础2.1实际油气层状况理想的油层静态状况理想的气层静态状况owwgg2.2复杂地质模型的简化按介质性质对地质模型进行简化均质双重介质：存在裂缝三重介质：存在裂缝和溶洞按流动方向对地质模型进行简化一维流动二维流动三维流动径向流动2.3连续介质场连续流体不以个别分子做研究对象，而是以由许多分子组成的“系统”作研究对象连续多孔介

5、质研究典型体积上表现出来的平均性质，而不是研究一个孔的性质连续介质场2.4油层能力与驱动方式油层压力与折算压力油层压力---油气层中流体所承受的压力原始压力---油田未投入开发之前，油层中流体所承受的压力压力系数--压力/井深压力系数小于.7--低压异常压力油藏；大于1.2--高压异常压力油藏；.7--1.2为正常压力油藏井底压力---在井底油层中部测得的压力井底流压（流压或流动压力）--在油气井生产过程中测得的井底压力静压（或静止压力）--油气井关井后，液面恢复到稳定时所测得的井底压力（低层压力）供给压力---在供给边缘上的压力折算压力在井投产前

6、，油气层内部处于平衡受压状态，没有流体流动发生，油层内部压力将静水力学原理分布PaPb使用折算压力的作用：油层能量边水压头气压驱动液体及岩石的弹性力溶解气的膨胀力原油本身的重力驱动方式水压驱动弹性水压驱动刚性-弹性水压驱动气压驱动溶解气驱动水压混气驱重力驱动3油气渗流基本规律3.1渗流速度3.2线性渗流定律3.3线性渗流定律的实用范围3.1渗流速度渗流的基本特征1渗流的流动环境--多孔介质多孔介质的特征孔隙截面积很小孔道形状弯曲多变、不规则孔道中流体于固体接触面积大孔道表面粗造渗流的基本特征流速低，渗流阻力大渗流速度与真实速度真实速度q:通过渗流过

7、水断面的体积流量f:岩石过水断面上，各个孔隙通道截面积之和渗流速度A:岩石的渗流过水断面面真实速度与渗流速度之关系3.2线性渗流定律达西实验及结果（page13--15)从流体力学中的贝努力方程出发推导（略动能项）运用力学方法推导达西定律油气层渗流力学中单位制3.3线性渗流定律的适用范围问题的提出低速渗流时（达西定律的适用下限）Inmay(1968)总结液体的低速渗流时存在的现象-----启始压力梯度引起存在起始压力梯度的原因液体的非牛顿流变性岩石表面的相互作用（1962年）岩石表面形成水化膜（1955年，Turn等人）气体的低速渗流现象(滑脱效应

8、）原因气体在固体壁面上具有一定的非零速度气体分子的平均自由程接近通道的大小时界面上的分子都将处于运动状态……高速渗流时现象