第二章 渗流的基本规律.ppt

第二章 渗流的基本规律 第一节 线性渗流规律 渗流规律:描述压力与流速的关系. 压力和流速( )是描述渗流 的两个十分重要的物理量. 线性渗流:流速与压力差(或压力梯度)呈 线性关系的渗流. 一.达西定律 进一步实验表明: 如有一口井: 二.达西定律的讨论 ①渗流速度 与真实速度 ② 达西定律的适用条件 ⅰ:流体为牛顿流体. ⅱ:渗流速度必须在适当的范围内(即流体为 层流流动). ⅲ:流体不与岩石发生任何物理化学反应. ⅳ:岩石被某一相流体饱和. ④ 达西定律的微分形式 规定沿流体流动方向的速度为正. ---与岩石结构和几何特征有关的系数 该公式即为倾斜地层考虑重力影响的达西公式. 三.渗流力学常用单位制 ① 工程单位制 (公斤.米.秒) ② 国际单位制 (克.厘米.秒) ③ 混合单位制 (达西单位制) 第二节.非线性渗流定律 非线性渗流:渗流速度 v 与压力梯度不成线 性关系的渗流.分高速和低速两 种。 一.产生非线性渗流的原因 当油藏中流体的流动速度过大时,流 体的惯性阻力不可忽视,从而导致渗流 速度v与压力梯度dP/dL的直线规律被破 坏. 非线性渗流一般出现在: ① 气井 ② 裂缝性油田 ③ 砂岩油田射孔井等 二.非线性渗流的判定方法(高速) 研究发现:线性渗流→非线性渗流与层 流→紊流比较相似,于是借 用管流中区分层流和紊流的 判定方法来判定线性渗流和 非线性渗流. 　 根据雷诺数的定义： 　 确定　的卡佳霍夫公式 三．非线性渗流的表达式 ② 二项式 代入Re和 得微分形式 ③ 气体指数式方程 第三节 特殊情况下的渗流规律 一.流体低速条件下的渗流规律 流体在低速时为一条不通过原点的直线,产生这一现象的 原因主要是: ① 原油中的表面活性物质在渗流过程中会吸附在岩石表面, 导致岩层的渗流率降低,即流体必须克服因吸附层产生的 附加阻力(亦为附加压力梯度) 才能流动. ② 岩层中的粘土成分吸引水分子 形成水化膜,即流体在流动时 必须附加一个压力梯度来破坏 水化膜,这样才能使流体开始 流动. 运动方程 二.变形介质的渗流规律 如果考虑流体密度和粘度均为压力的函数时则有: * 第一节 线性渗流规律 第二节 非线性渗流定律 第三节 特殊情况下的渗流规律 --比例常数,渗流系数 流体重率 岩石绝对渗透率 Wi可以忽略 对于水平地层,则有: 要求记忆 渗流流量 渗流面积 孔隙度 ③ 渗流阻力 达西定律 欧姆定律 渗流阻力 要求记忆 ⑤ 达西定律的力学分析 取一微小单元如下图所示: ⅰ:作用△L渗流段上两端面上的总压力. 1-1断面: 2-2断面: ⅱ:渗流段所受的总摩擦力 ⅲ:流体自身重力在流动方向上的投影 根据力的平衡关系有: 若为水平地层，则有： 实验研究表明：渗流中的临界雷诺数为： 线性渗流 非线性渗流 ① 指数式: C→与岩石及流体性质有关的系数 n→渗流指数 ? ≤ n ≤ 1 1 线性 ?~1 过渡区 ? 平方区 线 性 区 过 渡 区 平 方 区 Ⅱ Ⅲ n Ⅰ 将实验数据处理成 曲线得一直线段。 ～ 阻力系数 ---与流体及岩石有关的系数 ---气体重率 启动压力梯度 粘滞阻力 附加阻力 视渗透率 当地层中压力变化较小时,有 当地层中压力变化较大时,有 渗透率变化系数 * *