油气渗流力学学习指南 2010年2月26日
目录 第一章渗流的基本规律…… 一、学习引导 二、难点分析…… 4 三、习题详解 > 第二章单相不可压缩液体的稳定渗流 …9 一、学习引导 .9 二、难点分析 12 三、习题详解 16 第三章刚性水压驱动下的油井干扰理论 27 一、学习引导 27 二、难点分析 29 三、习题详解 40 第四章微可压缩液体的不稳定渗流 48 一、学习引导 48 二、难点分析 50 三、习题详解 57 第五章天然气的渗流规律 67 一、学习引导 67 二、难点分析… 68 三、习题详解…… 74 第六章水驱油理论基础… 79 一、学习引导……………… 79 二、难点分析…… 79 三、习题详解…… 82 第七章油气两相渗流（溶解气驱）… 90 一、学习引导…… 90 二、难点分析……… +++++++++++ 90 三、习题详解…… 91 第八章历年考研试题精选… 97 考研试题…… 97 参考答案… …105 附录… 138 参考文献… 146
第一章渗流的基本规律 、学习引导 渗流 滲流是指流体(液体、气体及其混合物)在多孔介质中的流动。它是现代流体力学的一个重 要分支,是油气田开发、油藏数值模拟的理论基础 2.多孔介质 多孔介质是由固体骨架以及相互连通的孔隙、裂缝所组成的材料。 3.滲流力学研究的对象 渗流力学研究的对象是流体在多孔介质内的流动规律。 4.滲流力学遵循的基本规律 达西定律、状态方程、连续性方程和能量守恒方程 5.双重孔隙介质 双重孔隙介质是指由孔隙介质和裂缝介质两个水动力学系统构成,两个系统按一定规律进行 流体交换,又称裂缝孔隙介质 6.边水和底水 根据油、气、水的分布状况,把位于含油边缘外部的水称为边水,当油层较厚,地层倾角平 缓时,水油全面接触,称为底水 7.开放式和封闭式油藏 如果油藏外围有天然露头并与天然水源相通,称为“开放式油藏”,外廓的投影称为供给边 缘。如果外围封闭(断层遮挡或地层尖灭)且边缘高程与油水界面高程一致,则称为“封闭式油 臧”,其外廓称为封闭边缘,见图1.1,图1.2 1-封闭边缘2-计算含油边缘3-含气边缘 1-供给边界2-计算含油边缘3-含气边缘 图1.1封闭式油藏 图1.2开放式油藏 原始地层压力 油(气)层开采以前的地层压力叫原始地层压力。用P表示。一般是通过探井、评价井、资 料井试油时,下井底压力计至油(气)层中部测得,原始地层压力也可以用试井法求得。原始地 层压力的大小,主要决定于油藏的成藏条件、油层的构造部位和油层的埋藏深度,其大小表明了 油层天然能量的大小。 9.目前地层压力与静压 日前地层压力是指油(气)田在开发过程中某一时期的地层压力。油(气)井关井测恢复压 力,当稳定后所测得的油层中部压力叫静止压力,简称静压,是衡量油层开发水平的指标,因此 需要定期进行监测,用p表示
10.供给压力 供给压力是指油藏中存在液源供给区时,在供给边缘上的压力,用p2表示 11.井底压力 井底压力是指油(气)井在正常生产过程中所测得的油(气)层中部的压力,也叫流动压力, 简称流压。用pw表示。流入井底的油气就是靠流动压力举升至地面,因此井底压力是油井生 能力大小的重要标志 12.折算压力 折算压力是指将不同深度测得的地层压力折算到某一基准面(一般取海平面或油水接触面) 的压力。折算压力公式为 ptp 式中p折算压力,Pa p—表示为M点的压力,Pa 离基准面的高度 流体密度,kg/m g一重力加速度,98ms2 利用折算压力可以正确对比井与井之间的压力高低,用原始地层折算压力,可以判断各井是 否属于同一压力系统。若各井的原始地层折算压力相等或相近,则同属于一个压力系统 13.油藏的驱动类型 (1)弹性驱动 弹性驱动是指钻开油层后,地层压力下降,引起地层及其中液体发生弹性膨胀,体积增大, 从而把原油从油层推向井底的驱动方式,弹性驱动是油藏的主要驱油动力之 (2)溶解气驱动 溶解气驱动是指依靠原油中分离岀的溶解气膨胀推动原油流向井底的驱动方式 (3)气顶气驱动 气顶气驱动是指依靠油藏气顶压缩气体的膨胀力推动原油流入井底的驱动方式。 (4)水压驱动 水压驱动是指依靠油藏的边水、底水、注入水的压力作用将原油从储层推向生产井井底的驱 动方式 (5)重力驱动 重力驱动是指依靠原油本身的重力作用将原油从储层推向生产井井底的驱动方式 14.静水压力 静水压力是指油气层中地层水液柱重量所产生的压力。用公式表示为: p=10-p8H 式中p—水的密度,kg/m3 g—重力加速度,9,8ms2 H油水界面深度,m; p静水压力,MPa 流体压缩系数 流体压缩系数是指在温度恒定下表示改变单位压力流体体积的相对变化量,用C表示即
式中孔隙中流体的体积,m3; p孔隙压力,Pa Cr流体压缩系数,1/Pa 它是表征流体弹性能大小的物理量,它是体积弹性模量的倒数。 注:由于流体体积v是随压力p增加而减小的递减函数,所以其导数为负值,为了使C为 正值,前面需加负号,又因为流体体积也是温度T的函数,记作Vp,T),所以上述公式中才会出 现偏导数,即C为等温压缩系数。 16.岩石孔隙压缩系数 岩石孔隙压缩系数是指地层压力改变单位压差时,孔隙体积的相对变化率,定义为 式中V孔隙体积,m p孔隙压力,Pa C厂岩石孔隙压缩系数,1/Pa,压缩系数单位一般用IMPa 国际上除前苏联外都把岩石孔隙压缩系数称为岩石压缩系数。 17.流体与岩石的总压缩系数 流体与岩石的总压缩系数是指地层压力下降一个单位,从单位孔隙体积中依靠油气水的膨胀 以及孔隙体积的减小所驱出的流体总量,用C表示当油藏中油气水的饱和度分别为S、S2和S 时,则有 C,=C+CwSw+CoSo+CkS 18.滲流速度 渗流速度是指流体流量与多孔介质横截面积之比,表示通过单位岩石截面积的流量,用ν表 示即v= 式中γ滲流速度,ms; A多孔介质横截面积,m2 Q流体流量 19.真实平均渗流速度 真实平均渗流速度是指流体流量与多孔介质孔隙平均横截面积之比,其值等于渗流速度与孔 隙度的比值,用,表示,即=Q=2 Ao o 式中ν真实渗流速度,ms φ—孔隙度,小数。 20岩石渗透性 岩石渗透性是指在一定压差下,岩石允许流体通过的性质。渗透性的大小用渗透率表示。渗 透性是储层的重要特征之一,滲透性的好坏对油层产能大小影响很大。 21渗透率 滲透率是指在定压差下,岩石允许流体通过的能力。滲透率的数值根据达西定律确定。滲透 率分为绝对渗透率和相对滲透率。 22.绝对渗透率 绝对渗透率是指通过的流体为单一流体一般是通过空气时所测定的滲透率,也叫空气渗透 3