渗流力学-第一章-渗流基本概念和定律.pptVIP

一、非线性渗流的概念 当压差不断增大时，Q与△P就会偏离线性关系，此时的渗流称为非线性渗流或非达西渗流。 渗流分为三个区域： 层流区：低速，粘滞力占优势，达西定律适用 过渡区：流速增加，粘滞力变小，惯性力增加，非线性层流，达西定律不适用 湍流(紊流)区：高速，惯性力占优，达西定律不适用。 线性 达西定律适用 非线性 达西定律不适用 Q ΔPr 二、判断标准 常用渗流雷诺数来判断渗流是线性还是非线性渗流。 如前苏联的卡佳霍夫公式： NRe—雷诺数，其临界值为0.2~0.3； V—渗流速度，cm/s； K—渗透率，μm2； μ—粘度，mPa·s； ρ—流体密度，g/cm3； ?——孔隙度， 小数 当NRe≤(0.2 ~0.3)时，渗流服从达西定律； 当NRe (0.2~0.3)时，渗流不服从达西定律，出现非线性渗流。 . 三、非达西渗流的表达形式： 指数式： 二项式： C与岩石和流体性质有关的系数。 n为渗流指数，其值在1-0.5之间，n=1时为达西渗流。 A、B是与岩石和渗流性质有关的系数 由粘滞力引起的压力损失，流速小时占优势 惯性力引起的压力损失，流速大时占优势 ，流速小可忽略为线性流 第五节 在低速下的渗流规律 液体在低速下的渗流 气体在低速下的渗流 一、液体在低速下的渗流 1、液体低速非线性渗流现象 （1）吸附现象：石油中的环烷酸、沥青、胶质等为表面活性剂，会吸附在岩石表面上，产生吸附层。吸附层会降低岩石渗透率，对渗流产生很大影响。只有当一个附加的压力梯度克服吸附层才开始流动。同时渗流速度也会破坏吸附层，渗流速度越大，吸附层破坏越大，渗透率恢复越大。 （2）水化膜：水在含粘土的油层中渗流时也会发生物理化学作用。薄的粘土晶片具有吸引水的极性分子的能力，并形成水化膜，虽膜的厚度很小，但岩石的比面很大，会把水束缚住，只有附加一压力梯度，使水化膜破坏后才开始流动。 （3）非牛顿流体：粘度随剪切速度增加而改变，不符合牛顿内摩擦定律。如：粘弹性、拟塑型、宾汉型流体。 2、物理化学作用对渗流影响时的运动方程 gradPλ gradPλ 式中: λ—常数，有压力梯度的因次，由实验确定。 与达西渗流定律比较知，在达西定律渗透率位置上被函数 取代，称视渗透率，视渗透率小于绝对渗透率， 说明液体的吸附作用或粘土对水极性分子的吸附作用，使渗透率降低了。 （17） λ gradP v 由图知，只有压力梯度大于起始压力梯度时，流体才开始流动，起始压力梯度就是破坏吸附层或水化膜必须附加的压力。 上式移项： 第一项为粘滞阻力，第二项为吸附层或水化膜阻力。 （18） 二、气体在低速下的渗流 气体在低速下渗流时，视渗透率会增加，即为“滑脱效应”。 运动方程： 上式改写为： 驱动力增加了一项附加的滑脱动力，而渗流阻力仍是粘滞阻力。 实验表明：同一种气体在同一块岩心中，在不同压力差下，测得的渗透率是变化的，渗透率与平均压力的倒数成线性关系 原因 1)液体层流时，由于润湿性，使孔隙处v=0具有粘滞阻力，而气体渗流时没有v=0的薄层，所有气体同一流速，形成“气体滑脱效应”，好象同一压差下，气体渗透率比液体高。 2)由分子热运动,当压力低时，分子自由度大，分子扩散的范围较大，分子可以不受碰撞而自由运动，有更多的气体分子附加到通过多孔介质的气体总量中去，好象增加了气体的渗透率。 第六节 两相渗流规律 在油气田开发中，常为两相同时流动，两相渗流时，阻力明显增加。这是因为对其中一项来讲，另一相可以看成是地层骨架的增加，因此孔隙缩小，阻力增大，渗透率减小。但两相各自渗透率之和，并不等于单相流动时的绝对渗透率，即 表明两相渗流时，不能仅看成是粘滞摩檫阻力的增加，而且还有新的阻力产生。 一、毛管力 水 Pc 油 二、贾敏效应产生的阻力 一相以液滴或气泡在另一相中运动时，由于变形出现贾敏效应产生的附加毛管阻力： 三、其它附加的阻力 结论：两相渗流的基本特点是阻力规律中毛管力不可忽略。 1 Kro fw Krw Sw 毛管力的影响主要是通过渗透率与饱和度的关系来体现。 若渗流服从达西定律，两相渗流时，用相渗透率函数代替达西定律中的绝对渗透率： 1．原始地层压力P0 油藏开发前流体所受的压力。实测的原始地层压力一般是在油田所钻的第一批探井中测得。 油藏投入开发以后，可根据压力梯度曲线上推算其原始地层压力。 P＝a十bH 2．供给压力Pe 油藏中存在液源供给区