渗流力学有关概念要点Word下载.docx
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流体在地层中流动叫做地下渗流。
2.3.12单相渗流
指在多孑L介质中只有一种流体以一种状态参与流动。
如在地层压力高于饱和压力条件下,油藏中的原油流动,气藏中的气体流动等。
23.13两相渗流与多相渗流
指在多孔介质中有两种流体同时参与流动叫两相渗流,如油层中的油、水两相流动。
同时有两种以上互不混溶的流体参与流动叫多相渗流,如油层中的油、气水三相流动。
23.14多组分渗流
指含有多种组分的坯质和非绘质混合的流体在多孔介质中的流动。
23.15并行渗流
指两种不混溶流体沿同一方向流动。
23.16交互渗流
两种不混溶流体以相反方向流动。
23.17稳定渗流(定常流动.稳态流动)
稳定渗流又称定常流动或稳态流动,是指流体在多孔介质中渗流时,密度和速度等物理量仅与空间有关,而不随时间变化。
一般只有在单相流体渗流时,才会发生稳定渗流。
2.3.18不稳定渗流(非定常流动.非稳态流动)
又称非定常流动或日瞬态流动z是指流体在多孔介质中渗流时,各物理量不仅与空间有关,而且随时间变化。
2*3.19拟稳定渗流{准稳定潘流.半稳定渗流}
油藏中各点的压力随时间呈线性降低,即以一固定下降速度降低,通常把这种流动称为拟稳定渗流,亦称半稳定渗流或准稳定渗流。
23.20线性渗流与非线性渗流
流体在多孔介质中渗流时,流体的渗流速度与压差呈线性关系,这种渗流叫线性渗流。
当渗流速度增大到一定程度后,渗流速度和压力梯度之间不再呈线性关系的渗流叫非线性渗流。
23.21宅体渗流
在多孔介质中只有气体一相参与流动。
23.22宅体滑渗
指气体在多孔介质渗流时,在固体孔壁上的速度,不为零,存在一个”滑移“速度。
当气体分子的平均自由行程与孔隙大小的数量级大致相当时,”滑移”对气体渗流有明显影响。
2.3.23宅体表面渗流
指易在孔隙表面吸附的气体在孔隙表面上的流动。
这种渗流影响多孑L介质渗透率的测定,用易吸附气体测定出的渗透率比非吸附气体或液体测定出的渗透率要高。
23.24渗滤(蠕流)
均质流体在多孔介质中,在毛细管力或位势作用下缓慢的流动称渗滤。
2.3.25点源与点汇
在渗流场中,向四周发散流线的点叫点源,如在油(气)田上的注人井[图2.25Ca)
图2.25点源与点汇
(a)点源;
(b)点汇
从四周汇集流线的点叫点汇,如在油、气田上的生产井[图2•
25Cb)
2.3.26径向流
流体在平面上从四周向中心井点汇集或从中心井点向四周发散的流动方式称为径向流(图2・26)。
流线
图2.26径向流
2.3.27单向流{直线流
流线为彼此平行的直线,并且垂直于流动方向的每一个截面上各点渗流速度相等的渗流方式叫单向流,又称直线流(图2.27)。
图2.27单向流
(a)单向流压力分布曲线;
(b)单向流的水动力场
2.3.28球形径向流(球形流)•
对块状底水油藏的厚油(气)层,油(气)井仅钻开油(气)层顶部,流线呈直线向中心点汇集,其渗流面积呈半球形,这种渗流方式叫做球形径向流,简称球形流(图2・28)。
图2.28球形径向流
23.29二维渗流与三维渗流
在多孔介质中流动的流体所有质点的运动轨迹及物理量都与空间两个坐标(x・y)有关的渗流叫二维渗流,常称平面渗流;
与空间三个坐标(x・y.z)有关的渗流叫三维渗流,也就是立体空间的渗流。
球面径向流就是一种三维流动。
23.30二维二相渗流
如果在一个地层单元中,两相流体同时流动,并且是二维流动,这种渗流称为二维二相渗流。
溶解气驱;
由藏中的油、气向油井的渗流就是一种二维二相渗流。
2.3.31三维三相渗流
如果在一个地层单元中,三相流体同时流动,并且是三维流动,这种渗流称为三维三相流动。
23.32这西走律.达西渗流.非这西渗流
达西定律是渗流力学的基本定律。
它表示流体通过多孔介质单位截面积时,其渗流速度与沿渗流方向上的压力梯度成正比关系。
表达式为
_Kdp
&
dL
式中p—渗流速度,cm/s?
K—渗透率,D;
P流体黏度,mPa•s;
豁一沿渗流方向上的压力梯度,MPa/cmo
流体在多孔介质中的流动符合达西定律称达西渗流;
不符合达西定律的渗流称为非达西渗流。
油气在孔隙性储层中的渗流就是一种达西渗流,油气在裂缝性储层中的渗流就是一种非达西渗流。
23.33渗流速度
指流体流量Q与多孔介质横截面积Ai之比,表示通过单位
面积的流量。
其公式为:
式中Ui——渗流速度;
Q——总流量;
Mi介质截面积。
流体在多孔介质中流动的渗流速度不是流体质点的真实速度,因为流体运动时并非通过全部面积,而是只通过多孔介质中孔隙面积,故真实速度应等于总流量除以孔隙面积。
因为介质面积大于孔隙面积,所以渗流速度比真实速度小。
23.34流体的流度
流体在多孔介质中流动,有效渗透率(K)与其黏度(p)的比
值叫流体的流度入,)。
如水和油的流度(入入)。
流体在多孔介质中流动,有效渗透率(K)与其黏度(“)的比值叫流体的流度(入)。
如水和油的流度(九,Ao)分别可表示为:
流度表示流体流动能力的大小。
流度越大,流动能力越大。
23.35流度比
流度比(M)是指驱替相(水)的流度()与被驱替相(油)的流度
(入。
)的比值。
流度比(M)是指驱替相(水)的流度GU)与被驱替相
(油)的流度Qo)的比值。
M=^入O
2.3.36渗流的初始条件
在研究油(气)层不稳定渗流时Z由于方程变量的解不仅是空间位置的函数,也是时间的函数,因此必须对渗流过程的开始瞬间状况规定条件,这种条件称为渗流的初始条件。
23.37渗流的边界条件
由于油(气)层建立的微分方程的通解中包含许多待定系数和函数,因此必须给出一些条件来确定待定系数和函数。
如果给出的条件是对所研究区域空间物理位置而言,这些条件称为渗流的边界条件。
23.38混溶驱替
在多孔介质中一种流体驱替另一种流体过程中,两种流体之间发生扩散、传质和互相溶解等现象,这种驱替称为混溶驱替。
23.39不混溶驱替
在多孔介质中一种流体驱替另一种流体时,相互之间不发生扩散、传质和互溶现象,这种驱替称为不混溶驱替。
例如水驱油
过程。
2.3.40活塞驱替
在多孑L介质中一种流体驱替另一种流体时,两者之间存在一
为活塞驱替。
2.3.41非活塞驱替
在多孔介质中一种流体驱替另一种流体时,由于储层微观非质性,以及流体性质差异和毛细管作用的影响而出现两种流体合的两相渗流区,这种驱替方式称为非活塞式驱替。
2.3.42渗流封闭边界
边界上,边界法线方向的流体流动速度分量等于零,这种边界叫封闭边界。
2.3.43边界效应
在生产井或注人井附近往往存在各种边界,它对渗流场的等势线分布、流线分布和井的产量或注人量产生影响,这种影响叫边界效应。
23.44交互窜流
在双重介质储层中,由于孔隙系统与裂缝系统构成两个压力
场,互相之间的流体要进行交换,这种现象叫交互窜流。
2.3.45交互窜流系数
指双重介质储层中孔隙系统中的流体向裂缝中窜流能力的
大小。
可用下式表示
式中入——交互窜流系数;
Kt——裂缝渗透率;
K2——孔隙渗透率;
a—裂缝密度;
J——井的半径。
值大,表示流体从孔隙系统中向裂缝系统中窜流能力强。
2.3.46流动势{速度势)
在渗流理论中为了便于分析问题,引用一个新参数:
式中K——地层渗透率;
4——原油黏度;
'
P—流体压力。
此参数称为势。
引入这一概念后,达西渗流定律可写成:
=-韻,即地层任一点上渗流速度值G)等于该点上势对距离(L)的一阶导数的负值。
23.47压力函数
又称为赫里斯奇昂诺维奇函数”是指一个与压力、地层流体性质有关的函数。
符号为H。
在拉普拉斯方程中用压力函数差△H代替压力差书,以便于得到油、气两相渗流时油井产量公式和压力分布公式,其形式与单相液体公式相似。
2.3.48阻力系数
指表征流体在多孔介质渗流过程中的阻力大小。
其公式如下
式中f——阻力系数;
§
—多孔介质的特征尺度;
>
压力差;
P—流体密度;
AL——岩样长度;
q流体流量♦
*一-孔隙度;
A——岩样横截面积;
K——岩样渗透率。
2.3.49供给边缘
油藏外围的广大含水区往往为天然供给水源,使压力保持不变,这个能量供给前缘称为油藏的供给边缘。
在油田开采过程中,许多油井同时生产侮一口油井的周围都自然地划分出大小不同的供油面积,其边缘称为油井的供给边缘。
23.50压降漏斗
在平面径向流时”由于井的投产造成地层压力下降”从井壁
到供给边缘,压力下降幅度逐渐减小,其压降面为漏斗状的曲面,称为压降漏斗(图2・29)。
图2.29压降漏斗
供油半径;
“一油井半径;
—某一供给半径;
Pl边缘供给压力;
兀一井底压力;
旷某一供给半径的压力
23.51压力叠加原理
油层中任何一点的压力变化都等于各井在该点上引起的压力变化的总和(图2.30)0圈中A点的压降等于三口井压降之和,aPA=△PI十F2十公P3
图2.30压力叠加示意图
23.52黏性指进
当一相流体3区替与其不混溶的另一相流体时,由于两相流体黏度的差异,造成驱替相流体在两相接触处呈分散液束,像手指状向前推进,叫黏性指进。
23.53前沿不稳定性
在多孔介质中两种流体非混相驱替时,驱替前沿出现黏性指进现象,因而使驱替前沿不能形成平滑的分界面,这种现象称为前沿不稳定性。
23.54饱和度间断{饱和度跃变}
在多孔介质非混相日瞬态两相驱替渗流过程中,由于毛管力的影响,在驱替前沿处出现驱替相饱和度双值或三值状况,这说明饱和度的分布在前沿处发生了不连续或“跃变”,这种现象称为饱和度间断,也称为饱和度跃变。
23.55流管分析法
指研究渗流的一种模拟方法。
此法将多孔介质中的流体运移为流管束中的流动来处理。
这种方法只用于中、低孔隙度多孔质的渗流研究。
23.56汇源反映法
指用来解决直线供给边缘这种类型的边界对渗滤规律的影响问题的一种方法。
油井靠近直线供给边缘时,由于这种边界的影响Z流体向油井渗滤的规律跟流体向无限大地层中单独一个点汇滤时的规律不一样,但眼无限大地层中存在等产量的一源一汇(一口注人井和一口生产井)时的渗滤规律相同。
因此,可以想以直线供给边缘为镜面,在镜面的另一侧反映出一口油井的镜,即一个跟点汇产量相等的假想点源。
这样,可以把井靠近直线供给边缘的渗流问题化成无限大地层中存在等产量的一源一汇的渗流问题,从而求出油井的产量和地层中压力分布公式,这种方法叫汇源反映法。
23.57有限差分法{差分法}
也称差分法”是指以差商来近似地代替偏导数”从而以差分方程代替微分方程。
这种方法适用于单相渗流、多相渗流、单组分流动、多组分流动、一维流动、多维流动问题的处理,是一种比较成功和有效的方法。
2.3.58导压系数
指压缩性液体在弹性多孔介质中进行不稳定渗流时,表示压力传递快慢的一个参数。
单位为cm2/s.并以希腊字母
K
式中矿——导压系数;
K——渗透率;
A—流体黏度;
C——综合弹性压缩系数。
2.3.59分流线
流体流向两个点汇(生产井)时,在两个点汇之间存在一条将
渗流左右分开的流线,称为分流线(图2.31)e
分流线
y
图2.31等产量两汇的等压线和流线
图232等产擅一源一汇的等压线和流线
2.3.60主流线
连接注水井与采油井中心点的流线称为主流线。
主流线上质
点的流速比其他流线上的质点流速要快(图2.32)0
23.61平衡点
两口生产井的分流线上渗流速度等于零的点称平衡点(图2・
31中N点)。
在平衡点附近形成死油区。
23.62渗流雷诺数
指用来判别渗流是否符合达西渗流定律的准数。
•■Y■■■■
符号为Nr,可用卡佳霍夫公式计算:
N『嗓
式中V—渗流速度,cm/s;
K——渗透率「D;
M黏度,o.IPa•S;
F密度,g/cm3
——孔隙度,小数
临界雷诺数值为0・2~0・3。
当Np。
小于临界雷诺数西定律。
23.63渗流指数与渗流系数{比例系数}
指用来判别渗流流量与压力梯度是否呈线性关系的指数方程,即Q二CCdp/dL)n,式中指数n称为渗滤指数。
n在O・5〜1之间变化。
当n二I时,渗流流量与压力梯度呈线性关系,
23.66前缘推进方程
1942年由巴克禾I」和菜弗里特CBuckIey禾口Levere11)提出的一个方程。
它表示某一固定不变的驱替液饱和度(Sw)面的推进速度”相当于总流速乘以流束组成的由于驱替液饱和度微小改变所引起的变化率。
其方程为
式中0—流量;
A地层截面积;
e—孔隙度;
L——界面推进距离;
t时间;
/w分流量;
Sw一和度;
下标W—润湿(驱替)相。
23.67威尔杰方程
指1952年由威尔杰CWelge)推导出的一个方程。
它反映了系统中驱替流体的平均饱和度与该系统采出端饱和度相关的关系。
其方程为:
式中Q流量;
——平均饱和度;
S泌——采出端饱和度;
g——被驱替相在出口端的分流量。
23.68启动压力梯度
指流体在低渗透多孔介质中发生渗流的最小压力梯度。
23.69拟启动压力梯度
指实验室测定的流体在低渗透多孔介质中的渗流曲线经过线性回归后与压力梯度轴的交点。
它综合反应了渗流偏离达西定律的程度和流体在低渗透多孔介质中的渗流特征。
2.3.70界面分子力
指固体表面与液体之间的表面分子力。