油氣層滲流力學基礎(chǔ)解析課件

1、1第一章 油氣層滲流力學基礎(chǔ)1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)2研究對象：油氣藏 外部幾何形狀+內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)，非常復雜 原始狀態(tài)及流動中流體分布關(guān)系復雜 怎樣對復雜的油藏進行滲流理論研究，認識油氣滲流的普遍規(guī)律，建立通用的數(shù)學方程？1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)辦法：油氣藏抽象及簡化。 3第一節(jié) 油氣藏類型及外部幾何形狀簡化第二節(jié) 油氣藏內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)簡化第三節(jié) 多孔介質(zhì)的主要特征及連續(xù)介質(zhì)場第四節(jié) 滲流過程中的概念及滲流形態(tài)的簡化1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)4第一節(jié) 油氣藏類型及外部幾何形狀簡化1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)5油藏：圈閉中聚集了石油就稱為油藏氣藏：圈閉中聚集了天然氣就稱為氣藏油氣藏：同時

2、聚集了石油和游離天然氣稱為油氣藏 油氣藏：是單一圈閉內(nèi)具有獨立壓力系統(tǒng)和統(tǒng)一油水 界面的油氣聚集。它是地殼中最基本的油氣 聚集單位。1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)6一、油氣藏流體分布 1、宏觀上分布 多相流體在地層中的分布應遵循流體力學靜力平衡。在重力作用下產(chǎn)生分異現(xiàn)象。 垂向上：氣上、油中、水下 平面上：氣內(nèi)、油中、水外1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)7油藏高度（1）油（氣）藏高度油水接觸面與油藏最高點的高度差，稱為油藏高度。 1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)8氣藏高度氣水接觸面與氣藏最高點間的高度差，稱為氣藏高度。 1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)9油藏高度氣頂高度油氣藏高度油藏高度：油水接觸面和油氣接

3、觸面之間的高度差氣頂高度：油氣接觸面和油氣藏最高點之間的高度差油氣藏高度：油藏高度氣頂高度 1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)10（2）油（氣）藏外（內(nèi)）邊緣氣油水油氣界面油水界面含油內(nèi)緣含油外緣油氣接觸面與油層頂面的交線稱含氣邊緣含氣邊緣1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)11油水接觸面與油層頂面的交界線稱油藏外邊緣或稱含油邊緣。 如果油氣藏的高度小于油氣層的厚度時，油（氣）藏的內(nèi)邊緣就不存在（底水油藏）。 氣油水油氣界面油水界面含油內(nèi)緣含油外緣含氣邊緣油水接觸面與油層底面的交界線稱油藏內(nèi)邊緣或稱含水邊緣。 1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)12（3）含油（氣）面積油藏外邊緣所圈閉的面積，稱含油面積。油水油水界

4、面含油內(nèi)緣含油外緣1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)13油藏外邊緣所圈閉的面積，稱含油面積。對油氣藏來講，即為含油氣面積。純氣藏的氣藏外邊緣所圈閉的面積，稱含氣面積。 氣油水油氣界面油水界面含油內(nèi)緣含油外緣含氣邊緣含油（氣）面積1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)14（4）邊水和底水邊水底水位于油（氣）藏外邊緣以外的水稱邊水。油藏的內(nèi)含油面積不為0，油藏部分含油面積與水接觸。位于油（氣）藏邊緣以內(nèi)從下面承托著油（氣）的水稱為底水。油藏的內(nèi)含油面積為0，油藏整個含油面積與水接觸。1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)15油氣界面油水界面 實際上，油氣接觸面和油水接觸面是不存在的，而是存在油氣過渡帶和油水過渡帶。 1、第

5、一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)16pcswpdpsOO+WWWOC1WOC2FWLpc=ps WOC1(第一油水界面)，以上產(chǎn)純油pc=pdWOC2(第二油水界面)，以下產(chǎn)純水pc=0FWL (自由水面)油水界面劃分排驅(qū)壓力轉(zhuǎn)折壓力1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)17水體足夠大或水體與地表水連通水體滲透性好、與油層連通性好定壓邊界敞開式油藏：與周邊水體或地面連通定壓邊界1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)18封閉邊界封閉邊界封閉式油藏：與周邊水體或地面不連通巖性變化斷層阻擋1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)192、油氣藏流體微觀分布 微觀：潤濕性 油相位于大孔隙 束縛水位于小孔隙So +Sw=11、第一章油氣層滲流力學

6、基礎(chǔ)20二、油氣藏類型 1、油氣藏分類 構(gòu)成油氣藏的兩大要素：儲層和流體 儲層巖石類型：巖性 儲層（油藏）形態(tài)：圈閉類型 儲集空間類型：孔隙類型 流體類型：流體性質(zhì) 流體在儲層（油氣藏）中的分布：接觸關(guān)系1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)21（1）巖性（儲層）巖漿巖變質(zhì)巖沉積巖碎屑巖：砂巖結(jié)晶巖：碳酸鹽巖1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)22砂巖油藏： 儲層巖石為砂巖灰?guī)r(碳酸鹽巖）油藏： 儲層巖石為灰?guī)r1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)顆粒經(jīng)膠結(jié)物膠結(jié)而成，砂含量50%的陸源碎屑巖23（2）圈閉構(gòu)造圈閉：背斜、斷層地層圈閉：巖性圈閉：透鏡體潛山圈閉地層不整合圈閉地層超覆圈閉1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)241、

7、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)25巖性圈閉：非儲層巖石包圍儲層巖石。分散、不連續(xù)。如巖性尖滅、砂巖透鏡體 地層圈閉儲層巖石性質(zhì)變化而引起地層不整合圈閉：因構(gòu)造運動而傾斜抬升，后因沉降作用而與上覆地層形成不整合接觸。潛山圈閉：古山峰沉降掩埋后形成。古山峰長期暴露大氣，遭受風化、日曬、雨淋、冰凍等剝蝕作用，發(fā)育大量溶蝕孔洞，優(yōu)良儲層。地層超覆圈閉：岸邊逐層沉積作用形成。河流、湖泊、海洋等一次次水進水退，儲層與非儲層交錯沉疊1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)26（3）孔隙類型孔隙(粒間孔隙)裂縫溶洞1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)27單一介質(zhì)：巖石中只有一種類型的孔隙存在雙重介質(zhì)：巖石中有兩種類型的孔隙存在多重介質(zhì)

8、：巖石中有兩種類型以上的孔隙存在1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)28（4）流體性質(zhì) （烴類相態(tài)）氣藏干氣：XC5100g/m3濕氣： XC5=干氣-凝析氣凝析氣：XC5較多油藏輕質(zhì)油：0.91、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)29（5）接觸關(guān)系（指圈閉中油、氣、水之間的分布和相互關(guān)系）邊水油氣藏底水油氣藏氣頂（底水）油藏底油（油環(huán)）氣藏1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)30Aoi邊水(edge water)OilWater底水(bottom water)GasOilGas氣頂（底水）油藏底油（油環(huán)）氣藏AoGas1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)31我國已發(fā)現(xiàn)大小油氣田400余個，其中大多數(shù)油氣田已經(jīng)投入開發(fā)。油氣田

9、開發(fā)實踐證明，我國油藏類型十分豐富，但油氣儲層的特點是以陸相儲層為主。我國石油工作者依據(jù)儲層特征將發(fā)現(xiàn)的油藏分成了七大類20個亞類，其中常見的有8個亞類。教材p4：表1-1。 1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)322、油氣藏外部形態(tài)簡化 油氣藏大約有幾萬個，幾何形狀各式各樣、千變?nèi)f化。 不可能將如此眾多而復雜的油氣藏類型一一簡化，來滿足建立油氣滲流研究的需要。 從眾多復雜的不同類型油氣藏中找出它們的共性，才能建立起油氣滲流的普遍規(guī)律。1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)33層狀油藏 往往存在于陸相沉積盆地和海相沉積中 一般具有多油層、多旋回的特點 縱向上由于受沉積韻律的控制常可分為多個油層組 一個油層組內(nèi)又

10、可以分為幾個油層，而油層之內(nèi)又 可劃分成若干個小層（單油層） 小層之間常有泥巖類隔夾層存在 1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)34層狀油藏 按層劃分水動力學系統(tǒng) 認為流動只是在平面上進行 縱向上流體的運動和物質(zhì)交換可以忽略不計1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)35油層隔層井 把層狀構(gòu)造油氣層看成是一個等厚度的薄板，稱為“平面等厚模型”。將三維問題簡化為二維問題（x,y）。1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)36條帶狀薄板圓形薄板1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)37塊狀油藏 灰?guī)r、碳酸鹽巖、白云巖油氣藏以及裂縫系統(tǒng)的 泥巖類、火山巖類油氣藏。 有限的圈閉面積 厚度通常較大 （可達數(shù)百米） 長期的溶蝕作用，白云化作用，構(gòu)

11、造作用使得在 大的厚度范圍內(nèi)都具有儲集油氣的能力。1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)38塊狀油藏 考慮縱向上流體的流動和交換 考慮毛管力和重力的作用1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)39塊狀油藏井1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)40塊狀油藏井厚度模型 (x，y，z)1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)41塊狀油藏井半球狀模型1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)422）油藏平面上的簡化 園形、橢園形、條帶形、扇形。 若油氣藏的長軸與短軸之比小于3長軸與短軸之比大于31、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)43第二節(jié) 油氣藏內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)簡化1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)44 內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)非常復雜，流體沿著孔、洞和裂隙網(wǎng)絡(luò)運動，其運動形態(tài)和規(guī)律

12、與一般流體流動不同。對油氣藏內(nèi)部結(jié)構(gòu)的認識是滲流力學研究的基礎(chǔ)，對它的認識程度決定了滲流力學的發(fā)展水平。 圖1-7 巖石孔隙空間鑄模圖圖1-8 儲集空間類型示意圖1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)45一、儲集層及儲集空間類型1、儲集層類型 儲集層：能儲存和滲濾油氣的巖層。 兩類主要儲集層：碎屑巖和碳酸鹽巖?？刂频挠蜌鈨α颗c產(chǎn)量均占世界總量的99%以上。 特殊（次要）巖類儲集層：火山巖、變質(zhì)巖及泥質(zhì)巖。 1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)46 2、儲集空間類型及大小分類 （1）儲集空間三種類型 孔隙 碎屑沉積（如砂巖、礫巖、生物碎屑灰?guī)r等）顆粒之間的粒間孔隙。是砂巖油藏的主要儲集空間。 儲油空間：粒間孔隙1

13、、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)47 裂縫 受構(gòu)造運動的影響，油氣層巖石發(fā)生變形，從而產(chǎn)生縫隙。裂縫一般都具有組系性，延伸方向與層面間呈某一夾角，構(gòu)造縫面較平直，規(guī)則，有時可以延伸很長距離。裂縫主要分布在碳酸鹽巖層中。 儲油空間：孔隙+裂縫1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)48 溶洞 指地面水或地下水的深蝕作用，形成的孔洞。它是碳酸鹽儲集層常見的孔隙類型之一。 儲油空間：孔隙+溶洞1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)49 碳酸鹽巖儲層中溶蝕孔洞大小變化極大，非均質(zhì)性很強。一般溶孔大小在幾到幾百毫米，而大型溶洞的規(guī)?？蛇_幾十米。 塔河油田對39口井奧陶系灰?guī)r的洞穴發(fā)育情況統(tǒng)計結(jié)果表明，51個洞穴的大小范圍在0.22

14、67.1，平均為5.0。1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)50（2）儲集空間大小分類 根據(jù)儲層孔隙大小和儲、滲流體能力，分三類： 超毛細管孔隙 孔隙直徑0.5mm 裂縫寬度0.25mm 疏松砂巖中的孔隙、大溶洞、大裂縫等 。 1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)51 毛細管孔隙 孔隙直徑：0.50.0002mm 裂縫寬度：0.250.0001mm 一般砂巖孔隙 微毛細管孔隙 孔隙直經(jīng)0.0002mm 裂縫寬度0.0001mm 無效孔隙。泥巖、頁巖中孔隙。 1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)52二、儲集層組合類型及簡化 油氣儲層內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)極其復雜?？紫?、裂縫和溶蝕孔洞三種儲集空間類型可以組合成多種儲集空間結(jié)構(gòu)。從

15、已開發(fā)油氣藏的儲層特征看，可按三種儲集空間類型的組合關(guān)系將油氣儲層分為三種介質(zhì)七種結(jié)構(gòu)。1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)53 單純介質(zhì)純孔隙結(jié)構(gòu)（粒間孔隙結(jié)構(gòu)）純裂縫結(jié)構(gòu)純?nèi)芏唇Y(jié)構(gòu)裂縫孔隙結(jié)構(gòu)溶洞孔隙結(jié)構(gòu)裂縫溶洞結(jié)構(gòu) 孔隙裂縫溶洞三重混合結(jié)構(gòu) 雙重介質(zhì) 三重介質(zhì)1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)54 單純介質(zhì)純孔隙結(jié)構(gòu)（粒間孔隙結(jié)構(gòu)）孔隙既是油氣的儲集空間又是油氣的滲流通道 簡化方法早期簡化：巖石由等直徑的圓球顆粒組成，流體圓球的間隙中儲集和流動，“假想結(jié)構(gòu)模型”（假想土壤）。進一步簡化：巖石中連通孔道作為等直徑毛細管，巖石由這些等徑毛細管束所組成，“理想結(jié)構(gòu)模型”（理想土壤）。1、第一章油氣層滲流力學

16、基礎(chǔ)55 實際孔道既不是等徑也不直。進一步修正，引入了變直徑的、彎曲的毛細管束模型，稱為“修正理想模型”。 可以用于一般滲流規(guī)律的研究。1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)56 單純介質(zhì)純裂縫結(jié)構(gòu) 出現(xiàn)在致密碳酸鹽巖或泥巖油氣層?；|(zhì)孔隙度和滲透率非常低，基本不具有儲滲性。裂縫既是油氣的儲集空間又是油氣的滲流通道 1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)57 簡化方法：由于裂縫特殊的長條形態(tài)及組系結(jié)構(gòu)，常用規(guī)則網(wǎng)格，將儲層巖石被分割成多個立方體。1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)58 單純介質(zhì)純?nèi)芏唇Y(jié)構(gòu)多發(fā)育于碳酸鹽巖儲層中。在大型溶洞中的流動已不屬于滲流范疇，其流動規(guī)律應遵循Navier-stokcs方程。 1、第一

17、章油氣層滲流力學基礎(chǔ)59 雙重介質(zhì)：裂縫孔隙結(jié)構(gòu) 主要出現(xiàn)在裂縫、溶孔同時發(fā)育的碳酸鹽巖儲層中，在石灰?guī)r、白云巖油氣層中最為常見。 四川碳酸鹽巖氣田中普遍存在這種雙重介質(zhì)儲層。 在某些砂巖油氣藏中，構(gòu)造局部（如彎曲度較大的構(gòu)造頂部）因構(gòu)造應力的作用而產(chǎn)生大量裂縫后，也可能會出現(xiàn)孔隙裂縫雙重介質(zhì)結(jié)構(gòu)。 注意：由于構(gòu)造變形的影響，不少砂巖儲層都發(fā)育有裂縫，如果裂縫的大小和規(guī)模對油氣的儲滲影響甚微，在這種情況下，就不能視其為雙重介質(zhì)。1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)60雙重介質(zhì)中的滲流形成兩個滲流場： 基質(zhì)孔隙介質(zhì)中的流場、裂縫介質(zhì)中的流場，兩種介質(zhì)之間會發(fā)生流體交換。 裂縫孔隙介質(zhì)的特點：存在雙重孔隙

18、度、雙重滲透率和兩個水動力學場。 裂縫孔隙介質(zhì)簡化模型為純孔隙介質(zhì)與純裂縫簡化模型的組合。 1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)61簡化方法：純孔隙介質(zhì)與純裂縫簡化模型的組合 1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)62 雙重介質(zhì)：溶洞孔隙結(jié)構(gòu) 通常出現(xiàn)在有大型溶洞發(fā)育的碳酸鹽巖油氣層中，如前面介紹的塔河油田奧陶系灰?guī)r儲層。 流體在兩種介質(zhì)中的流動規(guī)律不相同。在孔隙介質(zhì)中，流體的流動屬于滲流范疇；而在大的溶洞中，流體的流動不屬于滲流范疇，其運動規(guī)律應遵循Navier-stokcs方程。流體流動服從兩種流動規(guī)律。 1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)63 簡化方法 流體流動服從兩種流動規(guī)律的介質(zhì)的簡化，最簡單的方法是把大小

19、不等、形狀不規(guī)則、分布雜亂的洞穴，簡化為均勻分布在孔隙介質(zhì)中的大小相等的連通圓球。 1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)64 雙重介質(zhì)：裂縫溶洞結(jié)構(gòu) 儲層的儲集空間不僅是雙重的，且流體在每種介質(zhì)中的流動規(guī)律也不相同。在裂縫介質(zhì)中流體的流動屬于滲流范疇，而在溶洞中的流動不屬于滲流范疇，其流動規(guī)律應遵循Navier-stokcs方程。1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)65簡化方法裂縫簡化模型與溶洞簡化模型的組合 1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)66 三重介質(zhì)：孔隙裂縫溶洞結(jié)構(gòu)孔隙一裂縫一溶洞結(jié)構(gòu)簡稱隙縫洞結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)是三種單純介質(zhì)（孔隙、裂縫和大溶洞）組合在一起的混合結(jié)構(gòu)，發(fā)育于碳酸鹽巖油氣層中。目前，油氣在這類

20、儲層中的滲流規(guī)律研究甚少，還處于探索階段。 1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)671、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)68第三節(jié) 多孔介質(zhì)及連續(xù)介質(zhì)場1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)69一、多孔介質(zhì)的主要特征 多孔介質(zhì)是指內(nèi)部含有許多微小孔洞、孔洞之間具有一定程度的連通性、一定條件下流體可以通過微小孔洞進行流動的固體介質(zhì)。 油氣儲集層是以巖石顆粒為骨架并含有大量微毛細管孔隙的介質(zhì)。 一般定義：由毛細管或微毛細管組成的介質(zhì)。 1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)70從油氣儲集及滲流的角度，多孔介質(zhì)有幾個和滲流有關(guān)的重要特性： 儲容性 壓縮性 滲透性 比表面性 孔隙結(jié)構(gòu)復雜 1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)711、儲容性：儲集

21、和容納流體的能力 （1）孔隙（pore） 介質(zhì)中未被固體物質(zhì)占據(jù)的部分 骨架顆粒之間的空間 孔隙是多孔介質(zhì)的儲集空間 有效孔隙，死孔隙 孔徑 m 孔隙決定介質(zhì)的儲容性質(zhì)1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)72（2）孔隙度 （porosity）VsVp 骨架體積：Vs 孔隙體積：Vp 總體積（外觀體積）：Vb1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)73 孔隙體積占總體積的百分數(shù)(孔隙度)Vs +Vp=Vb絕對孔隙度、有效孔隙度1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)742、壓縮性巖石的壓縮系數(shù)（compressibility）1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)753、滲透性 （permeability） 多孔介質(zhì)具有讓流體通過的這種

22、性質(zhì)叫滲透性。 絕對滲透率：多孔介質(zhì)本身的滲透率，大小只決定于巖石的性質(zhì)，和所通過的流體的性質(zhì)無關(guān)。1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)76滲透率 絕對滲透率 有效滲透率（相滲透率） 相對滲透率1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)774、比表面性 顆?？偙砻媾c巖石體積的比值，稱為巖石的比面。 多孔介質(zhì)本身比面巨大，1 m3粉砂巖中的比面：20000 m-1，即 20000 m2/m3。 會很大的滲流摩擦阻力，決定流體的流動動態(tài)。1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)785、孔隙空間結(jié)構(gòu)復雜 由于組成孔隙介質(zhì)的巖石顆粒，在體積大小、形狀、表面粗糙程度上的巨大差異，使得不同成因類型的孔隙（如粒間孔隙、裂縫、溶洞）在孔道大小

23、、連通度、迂曲度和孔喉比各不相同。使多孔介質(zhì)的孔隙空間結(jié)構(gòu)極為復雜。1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)79圖1-16 多孔性儲層孔隙、喉道示意圖 1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ) 由于多孔介質(zhì)具有孔隙結(jié)構(gòu)復雜和比表面大這兩大特性，從而決定了流體在多孔介質(zhì)中具有滲流阻力大、滲流速度小的流動特點。 80二、連續(xù)介質(zhì)場 多孔介質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜，孔隙空間大小、形狀不確定，難以準確測量和描述，定量描述流體在多孔介質(zhì)中流動時所發(fā)生的各種微觀物理現(xiàn)象也是十分困難的。 在滲流力學研究中，提出了用連續(xù)理論的方法來研究油氣水在多孔介質(zhì)中流動規(guī)律。 圖1-7 巖石孔隙空間鑄模圖圖1-8 儲集空間類型示意圖1、第一章油氣層滲流力

24、學基礎(chǔ)81連續(xù)介質(zhì)方法 就是將某一尺度范圍不連續(xù)的介質(zhì)，通過研究尺度的粗化或放大，將本不連續(xù)的介質(zhì)處理為連續(xù)介質(zhì)的方法。 這種連續(xù)性是相對的，與所研究的內(nèi)容和層次密切相關(guān)。1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)82分子水平：以分子為對象，研究介質(zhì)的物理現(xiàn)象 的研究層次；微觀水平：以分子團（質(zhì)點）為對象，研究介質(zhì) 的物理現(xiàn)象的研究層次；宏觀水平：以表征體元（若干分子團的集合體） 為對象，研究介質(zhì)的物理現(xiàn)象的研究層次。滲流力學研究中，將研究尺度分成三種水平： 1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)831、連續(xù)流體基于連續(xù)介質(zhì)的方法： 流體是由很大數(shù)量的分子所組成的集合體。我們研究的是流體的宏觀運動，不研究流體分子的個

25、別行為。 以流體質(zhì)點為研究對象，把流體中的質(zhì)點看成是在一個很小的體積中包含著很多分子的集合體。1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)84 質(zhì)點的大小既要比分子的平均自由程大得多，但又要充分的小，比所研究的流體區(qū)域要小得多。 質(zhì)點內(nèi)的流體性質(zhì)和流動性質(zhì)是所有分子性質(zhì)平均統(tǒng)計值。 在流場的每一點上，都存在著一個具有一定動力學性質(zhì)和能量性質(zhì)的質(zhì)點，這些質(zhì)點均勻地充滿整個流體所占區(qū)域，從而使流體成為連續(xù)流體。1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)85在流體中任取一個質(zhì)點體積為Vi質(zhì)量為Mi以p點代表質(zhì)點的質(zhì)心流體在Vi中的平均密度Vi？才能保證流體是連續(xù)的1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)86圍繞p點減小，令V1V 2V 3，

26、按此系列可計算出相應的ri（i=1，2，3，）Vi特征體積連續(xù)流體定義圖 1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)87對 p 點給出流體密度的定義： 特征體積V0稱為“在數(shù)學點 p 上流體的質(zhì)點（物理點）。 體積V0可以看作在 p 點上質(zhì)點的體積。1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)88用這樣的質(zhì)點組成的流體就叫做連續(xù)流體。連續(xù)流體密度定義為空間點的連續(xù)函數(shù)。任何相鄰兩點：1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)892、連續(xù)多孔介質(zhì) 按照定義流體密度類似的方法，定義多孔介質(zhì)的連續(xù)性。 多孔介質(zhì)中任意點p，圍繞該點取一個包含足夠多孔隙的單元體Vi ， Vi 內(nèi)孔隙體積Vp ，單元體Vi中的平均孔隙度：Vi？才能保證多孔介質(zhì)是連

27、續(xù)的1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)90圖1-18 連續(xù)多孔介質(zhì)定義圖 圍繞p點減小，令V1V 2V 3，按此系列可計算出相應的i（i=1，2，3，），結(jié)果如圖： 1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)91 V0的體積稱為“典型單元體積”或者稱為數(shù)學點 p 上多孔介質(zhì)的質(zhì)點（物理點）。在多孔介質(zhì)中f 是p點位置的連續(xù)函數(shù) 1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)923、連續(xù)介質(zhì)場 用一個理想的連續(xù)系統(tǒng)（一種無結(jié)構(gòu)的物質(zhì)）來 代替真實的多孔介質(zhì)系統(tǒng)。 連續(xù)介質(zhì)系統(tǒng)中的任何性質(zhì)（多孔介質(zhì)和流體） 都可以用連續(xù)性方程來定義。 在這種連續(xù)系統(tǒng)中流動的場就叫做連續(xù)介質(zhì)場。 多孔介質(zhì)和流體性質(zhì)是空間位置點的連續(xù)函數(shù)， 也是時間的連

28、續(xù)函數(shù)。1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)93第四節(jié) 滲流過程中的概念 及滲流形態(tài)的簡化1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)941、滲流 流體通過多孔介質(zhì)中的流動稱為滲流。 與管流，明渠流動，大氣流動相比較，其流動環(huán)境，流動條件有很大的差異。 一、基本概念1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)95 孔隙小：m、孔隙截面積很小，10-410-8cm2 。 孔道彎曲多變、極不規(guī)則 孔隙表面極其粗糙 流體與固體接觸面大，其數(shù)量量級接近于巖石比面。 滲流環(huán)境1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)96滲流基本特征 滲流阻力大 滲流途徑曲折復雜 滲流速度小流動1m：用25d例：100m3/d產(chǎn)量，20m厚油層，=20%，在離井100m遠處

29、的滲流速度約4.6 10-7 m/s（0.46m/s）。1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)97 流量 單位時間內(nèi)通過一定橫截面積油層的流體體積 滲流速度 a. 通過單位橫截面積油層的流量2、滲流速度 1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)98 b. 單位橫截面積油層上的體積流量A巖層的橫截面積（滲流面積） v流體的滲流速度過水斷面1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)99真實滲流速度f真實滲流面積，即滲流過水斷面上，各個孔隙通 道截面積之和。 如何確定任意過水斷面上孔隙通道的面積f ？孔隙通道截面積100101 滲流速度：假想速度 假想：在巖層的橫截面上巖石顆粒不存在，處處有流體通過，沒有流體消失、中斷的奇異點，流體通

30、過整個面積。 在這個滲流空間內(nèi)，每一處都有確定的滲流速度值和壓力值。數(shù)學研究中，把這樣的空間稱為連續(xù)的滲流空間?？捎眠B續(xù)函數(shù)的理論來研究速度分布，壓力分布，建立滲流的基本規(guī)律。 這樣，滲流速度不僅易于求得，而且為滲流理論研究帶來很大的方便。 1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)1023、壓力 表示油藏能量及其變化的一個物理量，油藏能量的重要標志。1）實測壓力 地層壓力 又稱孔隙流體壓力，是指地層孔隙內(nèi)流體所承受的壓力。如果該流體為油或氣，就稱油層或氣層壓力。1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)103原始地層壓力pi 油氣層開采以前的地層壓力，為原始狀態(tài)下的地層壓力。壓力系數(shù) 同深度實測原始地層壓力與靜水壓力的

31、比值。衡量地層壓力偏離靜水壓力的程度。 1.2異常高壓； 0.81.2正常壓力； 0.8異常低壓。1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)104原始油層壓力的確定 實測法：打第一口或第一批探井時測得。 壓力梯度法：可用第一批探井的原始地層壓力與其對應的地層深度作壓力梯度曲線，由此曲線推得油藏深度的原始地層壓力值。 利用氣井井口最大關(guān)井壓力計算氣層原始壓力。1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)105原始地層壓力與其對應的地層深度作壓力梯度曲線，由此曲線推得油藏深度的原始地層壓力值。 1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)106OWCABCDE原始地層壓力pi(MPa)中部深度(m)ABCDE1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)107

32、原始油層壓力在背斜構(gòu)造油藏上的分布特點：原始油層壓力隨油層埋藏深度的增加而加大；流體性質(zhì)對原始油層壓力的分布有著極為重要影響。1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)108原始油層壓力的應用： 預測新井的原始油層壓力 計算油藏的平均原始油層壓力 計算油層的彈性能量 判斷流體類型 判斷壓力（水動力學）系統(tǒng) 確定流體界面1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)109判斷流體類型pi=p0 +gD1.0g/cm30.51g/cm3P*B，A B if：P*AP*B，B A if：P*A=P*B，靜止 水平流動或忽略重力： P*A-P*B = PA-PB 流動取決于壓力差當油井投產(chǎn)后，折算壓力將沿流動方向下降1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)119例：已知M點的壓力20MPa，液體的密度0.9gcm3，M點到折算平面（油水界面）的距離20m，則M點的折算壓力pzM： pzM=pM+ gHM =201060.91039.820 =20.176106（Pa）=20.176（MPa） 1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)120利用折算壓力確定油水界面如何求得油水界面的位置？1、第一章油氣層滲流力學基礎(chǔ)121式中：DOWC油水界面的深度，m； DO打入含油部分油井的深度，m； DW打入含水部分水井