第一章 渗流的基本概念和基本规律

《第一章 渗流的基本概念和基本规律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一章 渗流的基本概念和基本规律（5页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、第一章渗流的基本概念和基本规律内容概要：油气渗流是在地下油层中进行的，因此学习渗流力学首先需了解油气储集层和多孔介质的概念；流体在地下渗流需要里的作用，故还要了解流体受到哪些力的作用、地层中有哪些能量；然后学习渗流的基本规律-达西定律；流体渗流不总是遵循达西定律，就有了非达西渗流或称非线性渗流；对于地层中有多相流体同时参与流动的情况就是两相或多相渗流了，在本章也做一简单介绍。渗流的基本规律和渗流方式内容概要：地层流体渗流规律复杂，但一般情况下符合渗流的基本规律，即达西定律；渗流的方式也是多种多样的，我们可以对各种渗流方式进行归类、化简，变成三种基本的渗流方式，复杂渗流再由这三种方式进行组合。本

2、节应牢固掌握达西定律，真实流速与渗流速度的概念及其关系，掌握三种基本渗流的方式。课程讲解：讲解ppt教材自学：第三节渗流的基本规律和渗流方式本节导学地层流体渗流规律复杂，但一般情况下符合渗流的基本规律，即达西定律；渗流的方式也是多种多样的，我们可以对各种渗流方式进行归类、化简，变成三种基本的渗流方式，复杂渗流再由这三种方式进行组合。本节重点1、达西定2、真实流速与渗流速度的关系3、单向流4、平面径向流5、球面向心流1- 1截面总水头高度2- 2截面总水头两截面水头差H=z+11AHP1-pg=z+222pg(Prp)z+-一z11pg丿12pg丿P、渗流的基本规律达西定律多孔介质组成复杂，流体

3、渗流规律复杂。人们最初研究渗流规律是以实验为基础的宏观研究方法。1. 达西定律实验步骤：（1）、调节入水阀，保持一定的进水水位（2）、调节出水阀门，得一流量Q；（3）、流动稳定后测流量和压差。a:出水口（稳定水位）b:滤网E:阀门,控制流量和水头压差D:量杯,测流量达西实验装置图做多组实验：不同砂层横截面积、L、流量、砂粒大小、液体、压差。其折算压差为Apr二pgah大量实验研究表明，流量Q与折算压力差Pr、岩心截面积A成正比，与液体粘度“、测压管两截面距离成反比，其比例常数与填砂粒径有关，砂粒粒径越大，流量越大，反之流量越小。用公式表示（达西公式）Q通过砂岩的流量，cm3/s；aK人APQA

4、廿piALK砂岩的渗透率，“m2（-lD-1000mD）；A渗流截面积，cm2；L两渗流截面间的距离，cm；“液体粘度，mPaS；Pr两渗流截面间的折算压力差,10-iMPa,即大气压。上式可写成AP（动力）r卩（阻力）KA若为水平地层，则APr=P：P实测压力，在油层倾角不大时，可用上式计算。在一定范围内AP与Q成直线关系，当流量不断增大，直线关系就会被破坏。原因是当流体处于层流时，水头损失与流量成正比，而紊流时水头损失与流量不再是直线关系。大量实验和油田实际资料表明，由于流体在孔隙通道中的速度非常小，因而在砂岩油藏中，流量Q和AP成直线关系，仅在裂缝性地层或井底附近地区可能破坏线性关系。气

5、藏中由于气体粘度小，流速大也可能破坏直线关系。2.真实流速与渗流速度的关系渗流速度v:渗流量与整个流体通过的岩石截面之比。真实渗流速度u:实际流体只在岩石孔道内流动，流量与流体通过的岩石截面上孔隙面积之比。根据孔隙度的定义Q_p=p=_pVALA则：AAp在渗流力学中经常应用的是渗流速度，用它来研究油井的产量等问题，只在研究质点运动规律时才用平均真实速度。达西定律也可以用速度的形式来表达KAPv=为了理论分析方便起见，用微分形式表示上式KdP上式也称运动方程，式中负号是因为沿流动方向压力降低。二、渗流的基本方式生产井排(a)1.单向流流体质点沿同一方向运动如三面封闭的栅状油藏(c)KdP极坐标

6、v=rRdr流线都是直线，呈辐射状向中心点汇集。特点：三维流动。达西定律表达式：vx直角坐标vvyKdPRdxKdPRdy球坐标vr球面向心流KdPRdr特点：流线是彼此平行的直线，在垂直于流线的任一截面上速度相等。KdPv=一一rdx平面径向流流体从平面上向井点汇集特点：二维流动达西定律表达式KdPv一直角坐标x卩xKdPv二一yRdy平面径向流因压力降落方向与r减小方向一致，故在极坐标表达式中无负号2. 球面向心流KdPRdz例题分析：1、实验测定岩心渗透率，岩心半径为1cm，长度为5cm，用粘度为1mP-s的流体通过岩a心,2min内测得通过液量为15cm3,岩心两端压差为157mmHg

7、,计算岩心的渗透率为多少？解：本题为达西定律的应用题，据达西定律可求解产量、压力、渗透率等参数。APALK二QrALAAP另AP二pgh二13.6x103x9.8x0.157x10-5二0.209(10-1MPa)可得岩心的渗透率为=0.952卩m215/120x153.14x120.2092、管状地层模型中通过的流量为12cm3/min,模型直径为2cm,实验液体粘度为9mP-S,a密度为0.85，模型孔隙度0.2，渗透率1卩m2。求液体的渗流速度、真实速度为多少?解：渗流速度v=0.0637cm/sA兀x12C10/真实速度u二紀ET2二3183cm/s内容小结：虽然不同油田的实际情况和油气水的渗流状况不同，但是在不同条件下渗流的动力和阻力的基本关系又有共同之处，这就是油气水渗流的基本规律达西定律。达西定律表明流量Q与折算压力差APr、岩心截面积A成正比，与液体粘度从测压管两截面距离AL成反比，其比例常数与填砂粒径有关，砂粒粒径越大，流量越大，反之流量越小。注意达西定律各参数的意义和单位。注意区别渗流速度、流体真实速度的概念，并掌握它们之间的关系；掌握三种基本渗流方式形成的条件、渗流速度的表述形式。自测题：1、根据达西定律渗流量与成反比。A.渗流截面积B.岩石的渗透率C.液体粘度D.压力差2、渗流速度v与流体真实速度u的关系是u=ev。()3、渗流的基本方式有哪些?