第七章-油水兩相滲流理論

油氣層滲流力學MechanicsoftheOilandGasFlowinPorousMedia第七章油水兩相滲流理論

第一節(jié)影響水驅(qū)油非活塞性的因素第二節(jié)油水兩相滲流理論第三節(jié)油水兩相滲流理論的應用關鍵詞：兩相滲流、分流方程、非活塞驅(qū)替前幾章的假設條件：單相流體（1）不考慮微量可動水、束縛水的氣藏–單相氣（2）高于泡點壓力的純油藏–單相油實際滲流環(huán)境：多相流體共存、共流（1）邊水、層內(nèi)可動水不能忽略時–氣水兩相（2）水侵或水驅(qū)油藏–油水兩相（3）低于泡點壓力的油藏–油氣兩相（4）氣頂驅(qū)，氣侵入油環(huán)–油氣兩相第七章油水兩相滲流理論水驅(qū)油的兩種方式第七章油水兩相滲流理論水油（1）活塞式水驅(qū)油油水接觸面均勻推進油水接觸面始終垂直于流線含水區(qū)和含油區(qū)截然分開（2）非活塞式水驅(qū)油油水沒有清晰接觸面存在油水驅(qū)替過渡帶原因：流度差、密度差、潤濕性差異、滲透率非均質(zhì)性水油過渡帶油氣層滲流力學MechanicsoftheOilandGasFlowinPorousMedia第七章油水兩相滲流理論

第一節(jié)影響水驅(qū)油非活塞性的因素

第二節(jié)油水兩相滲流理論第三節(jié)油水兩相滲流理論的應用關鍵詞：兩相滲流、分流方程、非活塞驅(qū)替第一節(jié)影響水驅(qū)油非活塞性的因素非活塞驅(qū)替多孔介質(zhì)中非均勻的滲流受力分析（不均勻受力）原因分解重力密度差慣性力孔喉結(jié)構賈敏效應啟動壓差粘滯力粘度及粘度差彈性力油水彈性差及脫氣膨脹能毛管力潤濕性差異及孔徑差異滲流特征（不均勻流速）滲透率孔喉結(jié)構非均質(zhì)粘度粘度及粘度差滲流路徑喉道形態(tài)優(yōu)勢通道壓力擾動鄰井激動連通程度第一節(jié)影響水驅(qū)油非活塞性的因素一、毛細管力單根理想毛細管內(nèi)的水驅(qū)油滿足活塞驅(qū)替特征較大尺度（含有多根不等徑毛細管）為非活塞驅(qū)替若考慮到實際滲流通道的連通程度、配位數(shù)、表面潤濕性差異，單根內(nèi)的驅(qū)替也非絕對活塞式實際巖石簡化修正理想土壤模型驅(qū)替非均勻毛管驅(qū)替特征毛管力密度差流度差潤濕性非均質(zhì)擾動力第一節(jié)影響水驅(qū)油非活塞性的因素二、潤濕性同一毛管內(nèi)，管壁各處非均勻潤濕，使得管內(nèi)流動非均勻?qū)τ诘葟矫堋⒉煌瑵櫇裥?，其流速也存在差異潤濕性是孔隙?nèi)油水分布的決定因素之一毛管力密度差流度差潤濕性非均質(zhì)擾動力親水親油動力阻力第一節(jié)影響水驅(qū)油非活塞性的因素三、油水密度差毛管力密度差流度差潤濕性非均質(zhì)擾動力當油水密度差很大，油層很厚，液流速度不大時，油水重力分異較明顯，在較大尺度上形成“上油下水”的兩相區(qū)油區(qū)水區(qū)第一節(jié)影響水驅(qū)油非活塞性的因素四、非均質(zhì)微觀：孔隙結(jié)構（毛管力）、介質(zhì)潤濕性（毛管力）、流體性質(zhì)（密度、粘度）的非均質(zhì)宏觀：平面及縱向滲透率的非均質(zhì)、壓力梯度分布的非均質(zhì)毛管力密度差流度差潤濕性非均質(zhì)擾動力采油井注水井巖芯薄片驅(qū)替激光刻蝕薄片驅(qū)替第一節(jié)影響水驅(qū)油非活塞性的因素五、流度差毛管力密度差流度差潤濕性非均質(zhì)擾動力相流度：W=0.5～1mPa?so=1~50mPa?s在壓差下，水首先進入大直徑毛管水連通的區(qū)域總流度較大，總阻力小，成為優(yōu)勢通道，導致嚴重的指進→大部分區(qū)域，水比油的流動要容易得多實際巖石微觀優(yōu)勢通道第一節(jié)影響水驅(qū)油非活塞性的因素六、擾動力縱向：各層是否投產(chǎn)、投注？物性？平面：井周圍壓力梯度分布的非對稱性毛管力密度差流度差潤濕性非均質(zhì)擾動力采油井注水井油氣層滲流力學MechanicsoftheOilandGasFlowinPorousMedia第七章油水兩相滲流理論

第一節(jié)影響水驅(qū)油非活塞性的因素

第二節(jié)油水兩相滲流理論

第三節(jié)油水兩相滲流理論的應用關鍵詞：兩相滲流、分流方程、非活塞驅(qū)替第二節(jié)油水兩相滲流理論一、運動方程油、水的流動分別服從達西定律忽略重力和毛細管壓力的影響第二節(jié)油水兩相滲流理論二、狀態(tài)方程假設巖石及流體不可壓縮第二節(jié)油水兩相滲流理論三、連續(xù)性方程xyzdxdydzMM’M’’1、油藏中取出一微元體2、中心M點的油、水質(zhì)量流速在x方向分量為：3、X方向油、水（左端面）流入的質(zhì)量流速：4、X方向油、水（右端面）流出的質(zhì)量流速：第二節(jié)油水兩相滲流理論三、連續(xù)性方程5、經(jīng)過dt時間，左端面油水流入質(zhì)量：6、經(jīng)過dt時間，右端面油水流出質(zhì)量：7、經(jīng)過dt時間，微元體在x方向的流入-流出油水質(zhì)量差：xyz第二節(jié)油水兩相滲流理論三、連續(xù)性方程8、經(jīng)過dt時間，微元體在y方向的流入-流出油水質(zhì)量差：xyz9、經(jīng)過dt時間，微元體在z方向的流入-流出油水質(zhì)量差：xyz第二節(jié)油水兩相滲流理論三、連續(xù)性方程10、經(jīng)過dt時間，微元體流入-流出油水總質(zhì)量差：單相滲流：xyz第二節(jié)油水兩相滲流理論三、連續(xù)性方程11、在dt時間內(nèi)，流入-流出引起微元體油、水相飽和度發(fā)生變化，從而導致微元體內(nèi)的油、水相質(zhì)量發(fā)生變化xyz單相滲流：第二節(jié)油水兩相滲流理論三、連續(xù)性方程12、物質(zhì)平衡原理對于每一相，dt時間內(nèi)，流入-流出=微元體質(zhì)量變化單相滲流：忽略油、水和巖石壓縮性（設o、w和為常數(shù)）第二節(jié)油水兩相滲流理論三、連續(xù)性方程13、簡寫xyz第二節(jié)油水兩相滲流理論四、約束條件第二節(jié)油水兩相滲流理論五、分流方程含水率fw：滲流總液量中的含水量開發(fā)過程中μo及μw基本不變第二節(jié)油水兩相滲流理論五、分流方程忽略粘度差011010第二節(jié)油水兩相滲流理論六、單向流動等飽和度平面移動方程（x~t）水相一維流動連續(xù)性方程含水率定義飽和度分布函數(shù)第二節(jié)油水兩相滲流理論飽和度分布函數(shù)六、單向流動等飽和度平面移動方程（x~t）等飽和度平面

→Sw為常數(shù)→dSw=0第二節(jié)油水兩相滲流理論六、單向流動等飽和度平面移動方程（x~t）單向流動等飽和度平面移動方程：Buckley-Leverett方程第二節(jié)油水兩相滲流理論七、計算飽和度平面分布規(guī)律單向流動等飽和度平面移動方程：x0—兩相區(qū)的初始位置x—兩相區(qū)任一點位置從開始到t時刻的累計注入量第二節(jié)油水兩相滲流理論八、計算兩相區(qū)中含水飽和度分布的步驟1、計算相滲透率相對滲透率SwKroKrw2、計算含水率第二節(jié)油水兩相滲流理論八、計算兩相區(qū)中含水飽和度分布的步驟2、計算含水率Sw1 Ko1 Kw1 fw1Sw2 Ko2 Kw2 fw2… … … …Swn Kon Kwn fwn010第二節(jié)油水兩相滲流理論八、計算兩相區(qū)中含水飽和度分布的步驟3、計算fw’(Sw）fw’Sw1fw1’Sw2fw2’Sw3fw單向流等飽和度平面移動方程：第二節(jié)油水兩相滲流理論八、計算兩相區(qū)中含水飽和度分布的步驟4、計算兩相區(qū)中含水飽和度分布Swfw’x總體思路：第二節(jié)油水兩相滲流理論舉例：計算兩相區(qū)中含水飽和度的分布某活躍水驅(qū)氣藏，沿走向均勻布置三口生產(chǎn)井，每口井的產(chǎn)量均為q=31.8m3/d已知：油層寬度b=420m油層厚度h=6.1m

=0.25，Bo=1.5，o/w=2Kro、Krw~Sw已知油x0x水兩相區(qū)bh求：經(jīng)過60d、120d、240d后，任一恒定飽和度推進的距離，并繪成曲線第二節(jié)油水兩相滲流理論舉例：計算兩相區(qū)中含水飽和度的分布油x0x水兩相區(qū)bh求解：I（兩相區(qū)內(nèi)Sw分布公式）三口井每天的總采液量：第二節(jié)油水兩相滲流理論舉例：計算兩相區(qū)中含水飽和度的分布求解：II公式化簡：將已知條件帶入：第二節(jié)油水兩相滲流理論舉例：計算兩相區(qū)中含水飽和度的分布求解：II經(jīng)過60d、120d、240d后，兩相區(qū)內(nèi)含水飽和度的分布公式化簡：第二節(jié)油水兩相滲流理論舉例：計算兩相區(qū)中含水飽和度的分布求解：IIIKro、Krw~Sw→

fw’(Sw)（1）計算fw(Sw)SwKro/Krwfw(Sw)0.200.324.00.0770.47.60.2080.51.750.5340.60.70.80.901.0SwKrwKrofw第二節(jié)油水兩相滲流理論舉例：計算兩相區(qū)中含水飽和度的分布求解：IIIKro、Krw~Sw→

fw’(Sw)（2）計算fw’(Sw)SwKrwKrofwfw’SwKro/Krwfw(Sw)0.200.324.00.0770.47.60.2080.51.750.5340.60.70.80.901.0fw’(Sw)00.751.714.101.900.950.360第二節(jié)油水兩相滲流理論舉例：計算兩相區(qū)中含水飽和度的分布求解：IV計算不同時刻兩相區(qū)內(nèi)含水飽和度的分布SwKro/Krwfw(Sw)0.200.324.00.0770.47.60.2080.51.750.5340.60.70.80.901.0fw’(Sw)00.751.714.101.900.950.360x60-x0010.523.957.526.613.35.040第二節(jié)油水兩相滲流理論舉例：計算兩相區(qū)中含水飽和度的分布求解：V作出不同時刻含水飽和度的分布圖計算出現(xiàn)了多解！xSw原始飽和度分布601202401.00.800.20.40.6050100150200250油x0x水兩相區(qū)bh第二節(jié)油水兩相滲流理論舉例：計算兩相區(qū)中含水飽和度的分布求解：V作出不同時刻含水飽和度的分布圖修正xSw原始飽和度分布1.00.800.20.40.6050100150200250油x0x水兩相區(qū)bh60120240Swc=20%Swf=60%第二節(jié)油水兩相滲流理論舉例：計算兩相區(qū)中含水飽和度的分布水驅(qū)過程示意圖xSw原始飽和度分布1.00.800.20.40.6050100150200250t=0dSwc=20%Swf=60%第二節(jié)油水兩相滲流理論舉例：計算兩相區(qū)中含水飽和度的分布水驅(qū)過程示意圖xSw原始飽和度分布1.00.800.20.40.605010015020025060t=60dSwc=20%Swf=60%第二節(jié)油水兩相滲流理論舉例：計算兩相區(qū)中含水飽和度的分布水驅(qū)過程示意圖xSw原始飽和度分布1.00.800.20.40.6050100150200250t=120dSwc=20%Swf=60%60120第二節(jié)油水兩相滲流理論舉例：計算兩相區(qū)中含水飽和度的分布水驅(qū)過程示意圖xSw原始飽和度分布1.00.800.20.40.6050100150200250t=240dSwc=20%Swf=60%60120240油氣層滲流力學MechanicsoftheOilandGasFlowinPorousMedia第七章油水兩相滲流理論

第一節(jié)影響水驅(qū)油非活塞性的因素第二節(jié)油水兩相滲流理論

第三節(jié)