1、第一章滲流的基本概念和基本規律內容概要：油氣滲流是在地下油層中進行的，因此學習滲流力學首先需了解油氣儲集層 和多孔介質的概念；流體在地下滲流需要里的作用，故還要了解流體受到哪些力 的作用、地層中有哪些能量；然后學習滲流的基本規律-達西定律；流體滲流不 總是遵循達西定律，就有了非達西滲流或稱非線性滲流；對于地層中有多相流體 同時參與流動的情況就是兩相或多相滲流了，在本章也做一簡單介紹。第一節油氣儲集層及滲流過程中的力學分析內容概要：油氣滲流是在地下油層中進行的，因此學習滲流力學首先需了解油氣儲集層和多孔介 質的概念；掌握他們的特點。流體在地下滲流需要力的作用，本節應掌握流體受到哪些力的 作用，其

2、中哪些是動力、哪些是阻力；地層中有哪些能量為地層流體流入井底提供動力，理 解油藏的驅動方式，了解各種驅動方式下油藏的生產特點。課程講解：講解ppt教材自學：油氣儲集層本節導學油氣滲流是在地下油層中進行的，因此學習滲流力學首先需了解油氣儲集層和多孔介質 的概念；掌握他們的特點。本節重點1、油氣層的概念2、油氣層的分類和特點3、多孔介質的概念4、多孔介質的表征參數、油氣層的概念油氣層是油氣儲集的場所和流動空間，在其中油氣水構成一個統一的水動力學系統，包 括含油區、含水區、含氣區及它們的過渡帶。在一個地質構造中流體是相互制約、相互作用的，每一局部地區的變化都會影響到整體。可分為：層狀和塊狀層狀油藏往

3、往存在于海相沉積和內陸盆地沉積中，厚度較小，分布面積大、多油層、多旋回。 水動力特點：流動只在平面進行，忽略垂向上流體的運動和物質交換。按邊界類型可分為:封閉邊界油藏：邊界為斷層或尖滅，沒有邊水供給 定壓邊界油藏：層體延伸到地表，有邊水供給區，在邊界上保持一個恒定的壓頭。定壓邊界油藏1定壓邊界油藏1-供給邊緣；2-含油邊緣；3-含氣邊緣 特點：邊界壓力保持不變。封閉式油藏1-封閉邊緣;2-含油邊緣;3-含氣邊緣 特點：邊界無流體通過邊界塊狀油藏主要為灰巖和白云巖類儲集層特點：面積小、厚度大、為三維流動。縱向分區：純油區(有滯留水)、過渡區及純水區、多孔介質多孔介質是滲流的基本條件之一，多孔介質

4、具有以下特點：孔隙性儲層巖石具有孔隙性，并被流體所充滿，孔隙性大小用孔隙度表示:=a一絕對孔隙度；一有效孔隙度；V一巖石視體積；vt巖石總孔隙體積；V。一巖石有效孔隙體積。滲透性多孔介質讓流體通過的性質，叫滲透性。滲透性的大小用滲透率表示。絕對滲透率K:巖石孔隙中液體為一相時，巖石允許流體通過的能力。絕對滲透 率只與巖石本身性質有關。（2）有效滲透率Ko、Kw、Kg：巖石中同時有兩種或以上的流體流動，則巖石對其中一 相的通過能力。是飽和度的函數。（3）相對滲透率Krw、Kro、Krg :多相同時流動時，相滲透率與絕對滲透率的比值。大的比面多孔介質比面很大，使得流體流動時粘滯阻力很大。多孔介質的

5、分類：（1）單純介質：由孔隙或純裂縫組成，滲流形式簡單。（2）雙重介質：由孔隙和裂縫或孔隙和溶洞構成。（3）復合（三重）介質：由孔隙、裂縫和溶洞構成。滲流過程中的力學分析及驅動類型本節導學流體在地下滲流需要力的作用，因此需要了解流體受到哪些力的作用，其中哪些是動力、 哪些是阻力；地層中有哪些能量為地層流體流入井底提供動力，這是本節應該明確的問題。本節重點1、流體滲流過程中的力學分析2、地層壓力*3、原始地層壓力4、目前地層壓力5、供給壓力*6、井底壓力*7、折算壓力*8、驅動類型及生產特點一、力學分析油、氣、水在巖石中流動，必須要有力的作用流體的重力和重力勢能流體由地球吸引受重力，和其相對位置

6、聯系起來，則表現為重力勢能，用壓力表示：P = P gzZ其中，Pz表示重力勢能的壓力，Pa；P流體密度，g/cm3z相對位置高差，m； g重力加速度，m/s2。重力有時是動力，有時是阻力，如下圖:流體重力勢能圖流體的質量和慣性力流體由于具有質量，因此也具有慣性；當流體運動時，慣性使其總要維持原狀，因而慣 性力在滲流過程中多表現為阻力。由于滲流時滲流速度通常很小，常忽略慣性力。流體的粘度及粘滯力流體:任何切應力存在都能引起連續變形的物質粘滯性:流體阻止任何變形的性質，表現為流體運動時受到粘滯阻力，克服粘滯阻力是 滲流時主要的能量消耗，其大小用牛頓內摩擦定律表示：A一兩流層的接觸面積，m2；F

7、= _ a dvdv/dy沿流層法線方向的流速梯度，m/（sm）；* dF內摩擦力（粘滯力），N；以一粘滯系數（又稱絕對粘度），Pas。粘度單位通常用mPas表示：1Pas=103mPas粘度單位以g /（cmS）表示時稱為“泊”：1泊= 100厘泊（cP）cP與mPas的換算關系為：1mPa-s=lcP在滲流中，粘滯力為阻力，且動力消耗主要用于滲流時克服流體粘滯阻力。巖石及流體的壓縮性和彈性力物體在外力作用下要發生彈性變形，當外力去掉后，它又能恢復原來的形狀和體積，這 種性質叫壓縮性，所具有能力的大小叫彈性能，它是石油開采的一種重要能量。在油氣開采前，油層內巖石和流體處于均衡受壓狀態，投產后

8、，油氣層壓力下降，流體 承受的上覆巖柱壓力部分轉嫁給油層巖石骨架，迫使巖石顆粒變形，排列更緊密，導致巖層 孔隙體積減少，將壓縮孔隙中的流體使之產生彈性力，驅使流體向壓力較低的方向運動；同 時壓力降低流體體積膨脹，產生彈性力，推動流體流入井底。巖石的壓縮性常用壓縮系數表示：A Vj孔隙體積的變化量;V1V一巖石的外表體積；Cf - APfCf液體的壓縮系數：vl一液體的絕對體冷1C =-巖石的壓縮系數，單位為Cf液體的壓縮系數：vl一液體的絕對體冷1C =- VL一壓力改變AP時，流體體積相應的變化量；Cl一液體的彈性壓縮系數，表示壓力改變10-iMPa時，單 位液體體積的改變量，單位為(l/1

9、0-iMPa)。式中負 號表示液體體積變化方向與壓力變化方向相反。毛管力油氣層由無數個微小的毛細管連接組成，在毛細管內兩相液體界面間會產生壓力躍變， 這個壓力的跳躍就稱為毛管壓力，它的大小取決于分界面的彎曲率(曲度)。毛管力與流體性質和曲率之間的關系，用拉普拉斯方程來表示：R1、R一分界面曲率主半徑; 。一液液界面的表面張力。Pc一毛管力毛管力示意圖毛管力既可表現為滲流動力，也可表現為滲流阻力。在驅替壓力不大時，若油藏巖石親 水，則水驅油時毛管力為動力；若油藏巖石親油，則水驅油時毛管力為阻力。、與油藏有關的壓力概念地層壓力、原始地層壓力、目前地層壓力地層內部多孔介質中流體所承受的壓力，是標量，

10、其大小表明了地層內部潛在能量的大壓力梯度曲線小。壓力梯度曲線油藏開發前流體所受的壓力。實測的原始地層 壓力一般是在油田所鉆的第一批探井中測得。油藏投入開發以后，可根據壓力梯度曲線上推 算其原始地層壓力。P=a 十 bH開發過程中油藏流體所承受的壓力為目前地層壓力。2.供給壓力Pe油藏中存在液源供給區時，在供給邊緣上的壓力。在人工注水條件下，水井井底壓力即 為供給壓力。3.井底壓力Pw油井正常生產時，在生產井井底所測得的壓力稱為井底壓力，也稱為流動壓力，簡稱流壓。折算壓力Pr油藏在開發前，油藏各點流體所具有的總能量相等。 油藏中M點單位質量液體所具有的能量用水頭高度表示：PV 2H = PV 2

11、H = z + p g 2 gPM點的實測壓力值P 一油層條件下液體密度 vM點液體的流速液體在油層中滲流時，在孔隙中的流動速度很小，v2可忽略。上式用壓力形式表示為：P =p gH = P +p gzrp稱為折算壓力，它表示油層中各點流體所具有的總能量。油藏在未開發前，處于靜止狀態，各點總能量相等。設Ml，M2, M3為油藏中不同的點.八、：這時有這時有P + p gz = P + p gz = P + p gz =112233只有在各點標高相等時，即zl=z2=z3=時，這些點的實測壓力才相等。一般習慣上把 原始油水界面選為計算折算壓力的基準面。三、驅動類型當油井投入生產后，石油就會從油層

12、中流到井底，天然條件下油藏內部潛在的能量來源邊水壓能；溶解氣析出并發生膨脹產生彈性能；氣頂中壓縮氣體的彈性能；流體和巖石的彈性能；依照主要驅油能量的不同來區分油藏不同的驅動方式;驅動類型不同，油藏的壓降速度、R-地層壓力；Qi 產液量;依照主要驅油能量的不同來區分油藏不同的驅動方式;驅動類型不同，油藏的壓降速度、R-地層壓力；Qi 產液量;Q。一產油量;。一井底流壓；生產油氣比如P=const,則稱為剛性水壓驅動。彈性驅動依靠液體和油層的彈性能量為主要驅油 能量來源的驅動方式。若油藏具有很大且連通性好的含水區， 含水區的彈性能起重要作用，此時稱彈 性水壓驅動。溶解氣驅地層壓力低與飽和壓力時，依

13、靠從油中分 離出的溶解氣的膨脹能使油流入井底； 衰竭式，采收率低。氣頂驅動當油藏中存在有較大的氣頂時，開發時 主要靠氣頂中壓縮氣體的膨脹能把原油 驅向井底，這種油藏稱為氣壓驅動油藏。重力驅動當一個油藏接近開發末期，推動油層中 的石油流向井底的能量都已耗盡時，油 層中的原油只能依靠本身的重力流向井 底，這種驅動稱為重力驅動。例題分析：1、某井油層中部海拔-940m，油水界面海拔-1200m，地層原油密度0.85g /cm3，實測油層 中部壓力為9.9MPa（表壓），求折算到原始油水界面的折算壓力。解：標高 z=1200-940=260m油的密度 p =0.85g/cm3=850kg/m3Pr=9

14、.9 X 106+850 X 9.8 X 260 = 12.07 X 106Pa= 12.07MPa 則油層中部壓力折算到原始油水界面的折算壓力為12.07MPa。2、某油田一口位于含油區的探井，實測油層中部原始地層壓力為9MPa,油層中部海拔為 -1000m；位于含水區的一口探井實測油層深部原始地層壓力為1.17MPa,地層中部海拔為 -1300m，原油密度0.85，地層水密度1,求該 油田油水界面海拔。解：開發初期可認為油藏各點折算壓力相等。 油藏示意圖如右圖所示。由 p gz + P = p gz + Po 11 w 22得 p g (-1000 - H) + P = p g (1300

15、 - H) + Po1 w2將po= 850kg / m3 pw = 1000kg / m3等已知數據代入，可得H = 1163m答：該油田油水界面海拔為1163m。內容小結：油氣層是油氣儲集的場所和流動空間，在其中油氣水構成一個統一的水動力學系統，可 分為層狀和塊狀，多孔介質是滲流的基本條件之一，多孔介質具有孔隙性、滲透性、比面大 等特點。油、氣、水在巖石中流動，必須要有力的作用，主要有重力、慣性力、彈性力、粘 滯力、毛管力等，其中慣性力、粘滯力是滲流的阻力、彈性力是滲流的動力，而重力、毛管 力有時是動力有時是阻力，根據油水井位置、巖石的表面性質而定。天然條件下油藏內部潛 在的能量來源：邊水壓能；