西南石油大学2008级渗流理论现象复习

　 天然能量

　 （1）油藏中流体和岩石的弹性能 （2）溶解于原油中的天然气膨胀能

　 （3）边水和底水的压能和弹性能 （4）气顶气的膨胀能 （5）重力能

　人工能量 （1）注水 （2）注气

　（1）为什么渗流速度增大达西定律就遭到破坏？

　（2）怎样判断渗流是服从达西定律还是不服从达西定律？

　（3）达西定律破坏之后渗流将遵守什么规律？

　 （1）当n=1时，为线性渗流运动方程，只有粘滞阻力起作用；

　 （2）当1/2<n<1时，称为渗流过渡区，随着n的减小，惯性阻力的作用明显起来，粘滞阻力所占比例逐渐减少；

　 （3）当n＝1/2时，称为渗流平方区，渗流阻力以惯性阻力为主，此后，惯性阻力的增加与压差成固定的比例关系。

　SI渗流力学单位

　长度：[L]=m； 面积：[A]=m2 压力：[P]=MPa 粘度：[m]=mPa.s

　时间：[t]=ks 流量：[q]=m3/ks

　令 Ct=Cf+ Cr，综合压缩系数 。物理意义：单位岩石孔隙体积在降低单位压力时，由于孔隙收缩和液体膨胀总共排挤出来的液体体积，可以看成常数。

　水压驱动方式：边水强大，水区与油区联通性好，因而采出多少原油，边水就供给油区多少水量，地层能量的耗损能得到及时补充，渗流可视为单相液体稳定渗流。

　流线与等压线组成的图形称为水动力学场图

　平面径向流压力消耗的特点：压力主要消耗在井底附近，这是因为越靠近井底，渗流面积越小，渗流阻力越大。

　rwe <rw，S>0，数值越大，表示污染越严重。不完善井 rwe = rw ，S=0，井未受污染。完善井

　rwe > rw ， S<0，绝对值越大，表示增产效果越好。超完善井

　多井干扰的物理现象 在同一油层内，若有多口井同时生产，则其中任一口井工作制度的改变（如新井投产、关井或更换油嘴等），都会引起其周围井井底压力及产量发生变化，这种现象称为井间干扰现象。

　 井间干扰现象表现为地层中压力的重新分布。

　点汇——渗流平面上（或渗流空间中）的一点，周围流体质点向该点会聚，并在此点被吸收。

　点源——渗流平面上（或渗流空间中）的一点，流体质点沿径向由此点向四周发射（流出），

　势有以下特点：

　 （1）势F是一个标量，某点的势等于该点上的压力乘该点的K/m（流度）值。其大小标志着压力的大小，仍具有压力的含义。

　 （2）势和压力一样都是位置坐标的函数，称为势函数。

　 （3）势的内容比压力更丰富，包括p、K、m。

　 （4）势是渗流能量与渗流阻力的比值，包含了决定流动的能量P，决定渗流阻力的K和μ。

　 （5）势函数引入有利于书写和数学表达。

　边界效应：各类边界（开启的供给源或封闭断层等）对井附近渗流场所产生的影响

　一源一汇的水动力学场具有以下特点：

　等压线是圆心在x轴上移动的一族圆 流线是圆心在y轴上移动的一族圆

　 y轴线是等压线 x轴是流线 整个水动力学场关于y轴对称

　整个水动力学场关于 x 轴对称

　渗流速度分布的特点：

　（1）对所有流线而言，愈靠近x轴，r1r2的积愈小，因而渗流速度愈大。在x轴上， r1r2乘积最小，渗流速度最大，x轴称为主流线。

　（2）在同一条流线上，在注入井井壁流速最大，然后逐渐变小，在r1=r2处（ y轴）流速最小，越过y轴后，流速又逐渐增大，在生产井井壁处流速又达最大值。

　（3）流速分布是关于y轴对称的。

　 以等产量异号像的作用代替直线供给边缘的作用的解题方法称为汇源反映法。

　原则：反映前后水动力学场完全一样使用汇源反映方法时，必须满足反映前后水动力学场不变的原则。使反映前后直线供给边缘、井壁始终是等压线。

　 （1）圆形供给边缘的井产量比直线供给边缘的井产量更高，对实际供给边缘来说，其井产量将介于二者之间。

　 （2）由于将圆形供给边缘简化为直线供给边缘而引起的产量计算误差，一般不超过10％，可见边缘形状对井产量的影响不大。但这一结论不能推广到求地层压力分布，因为两种情况下等压线的分布是截然不同的。

　以等强度、对称、同号镜像的作用代替断层作用的解题方法，称为汇点反映法。

　弹性驱动方式：在油田开采初期，地层压力高于饱和压力，主要就是依靠原油和岩石的弹性能量开采的开采方式。

　压降漏斗： 压力降落与空间位置、时间的一条关系曲线（因其类似于一个漏斗状而得名）。

　弹性驱动的特点：

　（1）由于流体及岩层具有弹性，因而井底压力变化在地层中的传播是非瞬时完成的。（2）地层中任意一点上的压力、流速将随时间而变化（3）地层压力的下降，将引起流体和岩石颗粒膨胀，孔隙度下降，从而迫使一部分流体在弹性力的作用下，从孔隙中排除流入井底。弹性能的释放过程。

　在弹性开采期，地层内压力波的传播可分为两个阶段：

　第一阶段：压力波传播到边界之前的阶段，又称为不稳定早期。

　第二阶段：压力波传到边界之后的阶段，又称为不稳定晚期。

　井以定井底压力生产时地层压力传播及变化规律

　第一阶段：压力波传到地层内任意一点M时，在M点以内的地层释放弹性能，而在M点以外则没有流动，压力曲线在M点的切线是水平的。其特点是压降漏斗不断扩大，除井点外各点均加深。由于压降区域不断增加，渗流阻力也逐渐增大，在保持井底压力恒定情况下，相应地井的产量会下降。

　第二阶段：压降曲线传到边界以后开始压力波传播的第二阶段，这时边界外的液体开始向地层内不断补充，在相当长时间后，从边界外部流入的液量等于井内排出的液量，此后渗流过程就趋于稳定，压力分布曲线和稳定渗流时的对数曲线一致。

　封闭弹性驱动井以定产量投产时地层压力传播及变化规律

　第一阶段：压力波传到地层内任意一点M时，在M点以内的地层释放弹性能，而在M点以外则没有流动，压力曲线在M点的切线是水平的。其特点是压降漏斗不断扩大，除井点外各点均加深。由于压降区域不断增加，渗流阻力也逐渐增大，在保持井产量恒定情况下，相应地井底的压力会下降。

　第二阶段：由于边界是封闭的，无外来能量供给，故压力传到B0后，边界B0处的压力就要不断下降，在开始时边界上压力下降的幅度比井壁及地层各点要小些，即B0B1<A0A1，B1B2<A1A2；…，随着时间的增加，从井壁到边界各点压降幅度逐渐趋于一致。即当井的产量不变，渗流阻力不变（释放能量的区域已固定）时，地层内弹性能量的释放也相对稳定下来，这种状态称为“拟稳定状态”，在该状态下，地层中任意一点压降速度为常数，直到地层内各点压力低于饱和压力时，弹性开采阶段结束。

　 拟稳定状态对于油井不可能无限制地进行下去，当地层压力低于饱和压力之后，将进入溶解气驱阶段，弹性驱动的渗流规律就被破坏。

　弹性驱动第二相的两种情况：

　 （1）当地层边界上有液源供给时，弹性驱动第一相将由不稳定渗流逐渐转变为稳定流。

　 （2）当地层边界上没有液源供给时，情况转为复杂。

　井以定井底压力投产时地层压力传播及变化规律

　第一阶段：压力波传到地层内任意一点M时，在M点以内的地层释放弹性能，而在M点以外则没有流动，压力曲线在M点的切线是水平的。其特点是压降漏斗不断扩大，除井点外各点均加深。由于压降区域不断增加，渗流阻力也逐渐增大，在保持井底压力恒定情况下，相应地井的产量会下降。

　第二阶段：压力波传到边界后的第二阶段，由于边界封闭，无外来能量补充，边界B处的压力逐渐下降。

　水驱油是一个活塞式的推进过程，即油水接触面始终垂直于流线，并均匀地向井排推进，水渗入油区后将孔隙中可以流动的原油全部驱替干净，含水区和含油区是截然分开的。

　非活塞式水驱油由于油水存在粘度差异、毛细管现象、油水密度差异以及油层非均质性等因素的影响，水渗入到油区后，不可能把全部的原油驱替出来，即会出现一个油水两相同时混合流动的两相渗流区，这种驱油方式称为非活塞式水驱油。

　在两相区以外，由于没有压差，因而没有流动发生。

　第一阶段：当两相区扩大到封闭边界之前的阶段。第二阶段：两相区外缘到达封闭边界，封闭边界压力开始下降，全油藏处于两相渗流状态的阶段。

　物理本质：当地层压力下降时，原来溶解在原油中的气体逸出并发生弹性膨胀，迫使油气流入井底。溶解气驱方式下，驱油能量是均匀分布于全油藏的。

　溶解气驱的生产特征

　（1）第一阶段：地层压力刚低于饱和压力，分离出的自由气量很少，呈单个的气泡状态分散在地层内，气体未形成连续的流动相，故自由气膨胀所释放的能量主要用于驱油，生产气油比缓慢下降。

　（2）第二阶段：随地层压力的进一步降低，分离出的自由气量较多，逐渐形成连续的气流，因此油气同时流动，但气体的粘度远比油的粘度小，故气体流动很快，油流得很慢，此阶段的油气比急剧上升，驱油效率较低。

　（3）第三阶段：生产气油比迅速下降，此时已进入开采后期，油藏中的气量很少，能量已接近枯竭。

　弹性储容比描述裂缝网络与基质孔隙两个系统的弹性储容能力的相对大小，定义为裂缝网络的弹性储存能力与油藏总的弹性储存能力之比。

　裂缝窜流的能力在裂缝—孔隙双重介质的渗流过程中，具有粒间孔隙的基质岩块与裂缝之间存在着流体质量的交换。它反映基岩中流体向。

　窜流方程表示:单位时间内单位岩石体积中基质岩块与裂缝之间的流体质量交换，它描述基岩向裂缝拟稳态窜流的流量大小。

　根据上式可绘制定产量投产井的井底压力与时间关系曲线(如下图)，由此可以看出，流体在双重介质油藏中的渗流存在早期阶段、过渡阶段、晚期阶段。

　I为早期段（裂缝流动段），描述流体在裂缝系统中的流动，液体的产出主要来自裂缝网络，基质岩块尚未向裂缝网络供液。在这一阶段，时间较小，可近似为：

　Ⅱ为过渡段（窜流段），描述的是基质岩块系统向裂缝供液的早期阶段。在这一阶段，由于基质岩块的供液，裂缝中的压力相对稳定，它的出现以及持续时间由特征参数 λ 和 ω 决定。

　Ⅲ为晚期段（总系统流动段），描述的是当生产时间较长时，基质岩块系统向裂缝的供液达到稳定，基质岩块系统的压力与裂缝系统的压力同步下降。这时井底压力的变化与渗透率等于裂缝渗透率的等效均质油藏相同，所反应的是整个系统即基质岩块系统和裂缝网络系统的总特性。

　l越小，过渡段台阶越高，过渡段出现时间越晚。从l的定义分析，当a，rw一定时，越小，Km与Kf的差异越大，即基质孔隙渗透率越小，渗流阻力越大。因此，在基质岩块与裂缝网络之间需要较大的压差才能发生窜流，在开井生产的过程中，裂缝中的压力就需要较

　长的时间才能达到基质向裂缝窜流所需要的压差。所以l越小，过渡段的台阶越高，过渡段出现的时间越晚；反之， l越大，过渡段的台阶越低，过渡段出现的时间越早。

　无限大油藏的恢复解

　I为早期段（裂缝流动段），反映的是关井初期裂缝系统内的压力恢复情况。当井在开井生产时，由于渗透性的差异导致裂缝及基质岩块两系统内压力存在差异，则在关井压力恢复时，离井远处的流体首先由高渗透性的裂缝流向井底，井底附近裂缝系统内压力首先恢复。

　Ⅱ为过渡段（窜流段），描述的是裂缝中的流体向基质孔隙补充的过程。当裂缝压力恢复到高于基质孔隙压力时，裂缝中的流体将向基质孔隙供液，所以裂缝压力恢复速度降低；另一方面，由于基岩孔隙度高，储容能力大，所以裂缝压力将保持在某一压力水平上，反映在压力恢复曲线图上为一个台阶，其高低和持续时间仍取决于双重介质特征参数ω和λ 。

　Ⅲ为晚期段（总系统流动段），描述的是关井晚期，当裂缝系统的压力与基质孔隙系统的压力相同时，裂缝与基质两个系统一起恢复的过程。

　λ越小，过渡段台阶越高，并且过渡段出现的时间越晚；反之，λ越大，过渡段台阶越低，出现过渡段的时间越早。