渗流力学及其在油气工程中的应用课件.ppt

渗流力学及其在油气工程中的应用 刘曰武 中国科学院力学研究所 渗流力学及其在油气工程中的应用 主要内容 第一部分 渗流力学的基本理论 第二部分 石油天然气工程中的应用 第三部分 总结与体会 第一部分 渗流力学基本理论 一、渗流力学的基本概念 二、渗流力学的研究内容 三、研究方法和手段 四、研究成果的表现方式 §1、渗流力学的基本概念 1、渗流力学与流体力学 2、多孔介质及其分类 3、多孔介质的特征描述 4、流动模式及其特征 §1-1、渗流力学与流体力学 1、渗流力学是流体力学的一个分支 2、渗流力学又是一个交叉学科 3、渗流力学的分类 4、如何将流体力学应用于渗流力学 §1-1、渗流力学与流体力学 1、渗流力学是流体力学的一个分支 （1）基本理论 （2）研究方法 2、渗流力学又是一个交叉学科 （1）岩石力学、土力学、水力学 （2）多孔介质理论、表面物理 （3）热力学 （4）物理化学 §1-1、渗流力学与流体力学 3、渗流力学的分类 （1）地下渗流力学 （2）工程渗流力学 （3）生物渗流力学 §1-1、渗流力学与流体力学 4、如何将流体力学应用于渗流力学 （1）连续介质假设 （2）基本规律应用 质量守恒、动量守恒、能量守恒 §1-2、 渗流力学的研究内容 渗流力学是研究流体在连通多孔介质中流动的科学。其研究核心要素有三个方面：多孔介质、流体和流体的流动方式。 1、多孔介质特征对流动的影响 2、流体性质对流动的影响 3、流动方式对流动的影响 §1-2-1、多孔介质特征对流动的影响 1、多孔介质 §1-2-1、多孔介质特征对流动的影响 2、多孔介质的特征： （1）微观特征： 孔喉大小、迂曲度、孔隙分布、比表面、 润湿性 （2）唯象属性特征： 孔隙度、渗透率（绝对渗透率、相对渗透率、相渗透率） （3）空间特征： 厚度、边界形状、边界性质 §1-2-1、多孔介质特征对流动的影响 3、多孔介质特征描述（唯象） §1-2-1、多孔介质特征对流动的影响 4、不同多孔介质的渗流控制方程 §1-2-1、多孔介质特征对流动的影响 1、多孔介质的特征： （1）微观特征： 孔喉大小、迂曲度、孔隙分布、比表面 （2）唯象属性特征： 孔隙度、渗透率（绝对渗透率、相对渗透率、相渗透率） （3）空间特征： 厚度、边界形状、边界性质 §1-2-2、流体性质对流动的影响 1、流体分类 牛顿流体 非牛顿流体 单相流体 多相流体 渗流通常的流体： 油、气、水、注入剂 §1-2-2、流体性质对流动的影响 2、流体方程 牛顿流体 Darcy公式： 流动控制方程： 非牛顿流体 Blake-Gozeny公式： 流动控制方程： §1-2-3、流动方式对流动的影响 1、流动方式 §1-2-3、流动方式对流动的影响 2、不同流动方式的渗流方程 §1-3 、研究方法和手段 1、微观渗流力学的研究方法 2、实验渗流力学的研究方法 3、渗流力学的理论分析方法 4、渗流力学的数值计算方法 §1-3-1 、微观渗流力学的研究方法 1、微观渗流实验 §1-3-1 、微观渗流力学的研究方法 2、微观渗流计算（网络模型、LB模型） §1-3-2 、实验渗流力学的研究方法 1、小直径岩样驱替实验 2、宏观全岩心驱替实验 3、核磁共振渗流实验 4、现场原位实验 §1-3-3 、渗流力学的理论分析方法 主要方法： 1、分离变量法 2、富氏变换方法 3、拉氏变换方法 4、梅林变换方法 5、汉克尔变换方法 6、格林函数法等等 §1-3-4 、渗流力学的数值计算方法 常用的数值计算方法 1、差分方法 2、有限元方法 3、边界元方法 4、流线法 5、无网格方法等 §1-4 、研究成果的表现方式 1、简单曲线表示方法 2、渗流场的描述方法 §1-4-1 、简单曲线表示方法 对于参数敏感性分析、简单变量对应关系一般采用简单曲线进行描述 §1-4-2 、渗流场的描述方法 §1-4-3 、渗流力学可视化结果 第二部分 石油天然气工程中的应用 一、确定油田边界 二、确定地层性质及能量变化 三、确定油田开发工作制度 四、确定油气田的合理开发方式 §2-1、确定油气藏边界及储量 1、单一边界距离及性质的判断 2、单井控制范围及控制储量计算 3、夹角边界距离及性质判定 4、多线性组合边界形状及边界性质判断 §2-1-1、单一边界距离及性质的判断 §2-1-2、单井控制范围及控制储量计算 §2-1-3、夹角边界距离及性质判定 §2-1-4、多线性组合边界形状及边界性质 §2-2、确定地层性质及能量变化 1、确定地