下载文档原格式
第一章 渗流力学基本概念和定律1、多孔介质（porous medium ）：含有大量任意分布的彼此连通的且形状各异、大小不一的孔隙的固体介质。
2、渗流（permeability ）：流体通过多孔介质的流动，也叫渗滤。
3、油藏：具有统一压力系统的油气聚集体4、渗流力学：研究流体在多孔介质中的运动形态和规律的科学。
5、油气层是油气储集的场所和流动空间6、定压边界油藏：层体延伸到地表，有边水供给区，在边界上保持一个恒定的压头。
7、封闭边界油藏：边界为断层或尖灭 没有边水供给 渗流中的力学分析及驱动类型：力学分析：重力、惯性力、粘滞力（大小用牛顿内摩擦定律表示1mPa·s ＝lcP ）、弹性力、毛管力。
驱动类型：依靠何种能量把原油驱入井底。
弹性驱动、水压驱动、溶解气驱、气压驱动（主要靠气顶气或注入气的膨胀能或压能驱油的驱动方式。
刚性气压驱动、弹性气压驱动）、重力驱动 不同驱动方式及开采特征总结：1、能量补充充足（边、底水，气顶、注水/气）：刚性驱动：刚性气/水驱；开采特征：Pe 、 Ql 、 Qo 有稳产段。
2、能量补充不充足（无边底水气顶注水注气或有而不足）： 弹性驱动：弹性驱动、溶解气驱、弹性气/水驱；开采特征：Pe 、 Ql 、 Qo 均不断下降。
3、 凡是气驱的Rp 都有上升的过程，其它驱动方式Rp 不变。
溶解气驱、刚/弹性气驱4、 Qo 或Rp 的突然变化反映水或气的突破。
供给压力Pe ：油藏中存在液源供给区时，在供给边缘上的压力。
井底压力Pw ：油井正常生产时，在生产井井底所测得的压力称为井底压力，也称为流动压力，简称流压。
折算压力Pr ：油藏中某点折算到某一基准面时的压力，它表示油层中各点流体所具有的总能量。
达西定律：在一定范围内△P 与Q 成直线关系，当流量不断增大，直线关系就会被破坏。
真实流速与渗流速度的关系达西定律适用条件： 液流处于低速、层流，粘滞力占主导地位，惯性主力很小，可忽略。
浅谈非牛顿流体的渗流理论一．基本概念服从牛顿粘性定律的流体称为牛顿流体，所有气体和大多数液体都属于这一类。
水，酒精等大多数纯液体，轻质油，低分子化合物溶液以及低速流动的气体均是牛顿流体。
高分子聚合物的浓溶液和悬浮液一般是非牛顿流体。
从流体力学的角度，凡是服从牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体，否则称为非牛顿流体。
所谓服从牛顿内摩擦定律是指在温度不变的情况下，随着流体梯度的变化， 值始终保持是常数。
度量液体粘滞性大小的物理量，简称为粘度。
物理意义是产生单位剪切速率所需要的剪切应力。
早在人类出现之前，非牛顿流体就已存在，因为绝大多数生物流体都属于现在所定义的非牛顿流体，而且非牛顿流体在化工方面宜属常见。
牛顿粘性定律的表达式为：（1-1）其中为牛顿粘度 为在剪切平面平行于流动平面的剪切应力，垂直于剪切平面的剪切速率。
二．非牛顿流体的分类下面是牛顿流体与非牛顿流体的流变图。
图牛顿流体与非牛顿流体的流变图根据流体的流变方程式，将非牛顿流体分类为：1.与时间无关的流体在流变图上来看对的曲线或是通过原点的曲线，或是不通过原点的直线，如图中b，c，d图线所示。
对于b，c这样的曲线来讲，斜率是变化的。
因此，对与时间无关的粘性流体来讲，粘度一词便失去了意义。
但是这些特定的曲线在任一特定点上都有一定的斜率，故与时间无关的粘性流体来讲，指在特定的剪切速率下，有一个表观粘度值。
即表观粘度是剪切速率的函数，不依赖时间的非牛顿液的流变特性只依赖于剪切应力的大小而不依赖于剪切应力的持续时间。
这样的流体可分为：（1）假塑性流体这种流体的表观粘度随剪切速率的增大而减小，其中的曲线关系为一下降的曲线，该曲线可用指数方程式表示：（1-2）大多数与时间无关的粘性流体都属于此类型，其中包括聚合物溶液，油脂，淀粉悬浮液，油漆等。
（2）涨塑性流体这种流体与假塑性流体相反，这种流体的表观粘度随剪切速率的增加而增大，其关系曲线为一上升的曲线。
如曲线c所示。
作业1—程林松写出下列问题的运动方程：（1）多相渗流（油、气、水）（2）多重介质渗流（孔隙-裂缝-溶洞介质）（3）各向异性介质（4）非线性渗流（低渗）（5）非牛顿渗流作业2—程林松如下图所示，水平、均质、等厚、长度为a2，宽度为b2的长方形地层（两条断层和两条供给边界），地层厚度为h ，渗透率为K ，流体粘度为μ，综合压缩系数为t C ，在地层中间有一口生产井，弹性不稳定渗流，油井半径为w R ,原始地层压力为e p （供给边界压力也为e p ），导压系数：tC K μη=。
要求： （1） 在0=t 时刻以定产量Q 生产时，建立描述该流动的数学模型；（2） 在0=t 时刻以定压Pw 生产时，建立描述该流动的数学模型；（3） 在0=t 时刻以定产量Q 生产时，简述两种求解任一时刻地层任一点压力的思路和方法。
作业3—程林松要求：（1）推导该流场的等势线和流线方程，并画出渗流场示意图；（2）以此为例说明复势叠加原理；（3）定量分析在x轴和y轴上等势线、流线、渗流速度的特点和变化规律；（4）说明这是一个什么流动过程？作业4—程林松推导底水油藏水平井产量计算公式，油井见水时间计算公式。
作业5—程林松利用保角变换方法求解三分支裂缝井渗流问题：（1）写出等势线和流线方程；（2）绘制相应的渗流场图，分析三分支裂缝井渗流场的特点；（3）推导相应的产量计算公式。
作业6—程林松对比说明常规黑油模型和多相多组分模型流体物性参数的计算方法的差别。
作业7—程林松与常规油藏相比，低渗、特低渗油藏渗流特征的差别，建立渗流数学模型时如何考虑？作业8—程林松写出你理解的N-R迭代求解方法及过程（举例说明）？作业9—程林松如图所示有一边水油藏，已知地层厚度h，孔隙度Φ，流体粘度µ，刚性稳定渗流，已知Pe，Pw，Rw，a，B。
要求：（1）简述用势的迭加原理求油井产量Q的方法和步骤？（2）用保角变换方法推导油井产量Q的计算公式？作业10—程林松如图所示，距直线供给边a处有一产量为Q的生产井，已知Pe，Pw，Q，h，K，µ，a，Rw，刚性稳定渗流，试利用复势函数理论，定量分析该流场的特点（等势线分布及特点、流线分布及特点、渗流速度）作业11—程林松写出黑油与多组份渗流数学模型，说明物性参数计算方法的差别？作业12—程林松写出完成一流体混合物完整PT相图的求解过程和方法？黄世军老师作业绪论1、水平、均质、等厚三角形油藏（如图所示，两侧具有封闭边界、一侧具有恒定定压边界，压力为Pi，渗透率K，流体粘度为μ，厚度为h，弹性压缩系数为Ct，在油藏中部（位置如图所示）有一口井初始时刻（t=0）恒定产量 Q 生产，井筒半径为 Rw，地层原始压力为 Pi，弹性不稳定渗流；请写出该渗流问题的渗流数学模型。
![[实用参考]渗流力学](https://uimg.taocdn.com/e9b5905df242336c1eb95ec9.webp)
浅谈非牛顿流体的渗流理论一．基本概念服从牛顿粘性定律的流体称为牛顿流体，所有气体和大多数液体都属于这一类。
水，酒精等大多数纯液体，轻质油，低分子化合物溶液以及低速流动的气体均是牛顿流体。
高分子聚合物的浓溶液和悬浮液一般是非牛顿流体。
从流体力学的角度，凡是服从牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体，否则称为非牛顿流体。
所谓服从牛顿内摩擦定律是指在温度不变的情况下，随着流体梯度的变化， 值始终保持是常数。
度量液体粘滞性大小的物理量，简称为粘度。
物理意义是产生单位剪切速率所需要的剪切应力。
早在人类出现之前，非牛顿流体就已存在，因为绝大多数生物流体都属于现在所定义的非牛顿流体，而且非牛顿流体在化工方面宜属常见。
牛顿粘性定律的表达式为：（1-1）其中为牛顿粘度 为在剪切平面平行于流动平面的剪切应力，垂直于剪切平面的剪切速率。
二．非牛顿流体的分类下面是牛顿流体与非牛顿流体的流变图。
图牛顿流体与非牛顿流体的流变图根据流体的流变方程式，将非牛顿流体分类为：1.与时间无关的流体在流变图上来看对的曲线或是通过原点的曲线，或是不通过原点的直线，如图中b，c，d图线所示。
对于b，c这样的曲线来讲，斜率是变化的。
因此，对与时间无关的粘性流体来讲，粘度一词便失去了意义。
但是这些特定的曲线在任一特定点上都有一定的斜率，故与时间无关的粘性流体来讲，指在特定的剪切速率下，有一个表观粘度值。
即表观粘度是剪切速率的函数，不依赖时间的非牛顿液的流变特性只依赖于剪切应力的大小而不依赖于剪切应力的持续时间。
这样的流体可分为：（1）假塑性流体这种流体的表观粘度随剪切速率的增大而减小，其中的曲线关系为一下降的曲线，该曲线可用指数方程式表示：（1-2）大多数与时间无关的粘性流体都属于此类型，其中包括聚合物溶液，油脂，淀粉悬浮液，油漆等。
（2）涨塑性流体这种流体与假塑性流体相反，这种流体的表观粘度随剪切速率的增加而增大，其关系曲线为一上升的曲线。
如曲线c所示。
绪论：1.渗流力学：就是研究渗滤的运动状态和运动规律的学科。
渗流力学研究涉及三个主要方面：工程渗流、生物渗流、地下渗流2.渗流：流体通过多孔介质的流动称为渗流或渗滤3.多孔介质：由骨架和相互连通的孔隙、裂缝、溶洞或各类毛细管体系组成的材料 第一章：1.油气藏：油气的储集的场所和流动空间油气藏作用：限制流体的流动范围、影响流体的渗流心态、决定流体的边界形状 按圈闭条件分为：①构造油气藏（背斜油气藏、断层油气藏、刺穿接触油气藏）； ②地层油气藏（潜山油气藏、生物礁油气藏、不整合覆盖油气藏、地层超覆油气藏）；③岩性油气藏（透镜状岩性油气藏、尖灭性岩性油气藏）根据流体在其中流动的空间特点分为：①层状油藏；②块状油藏2.多孔介质的特点：具有孔隙性、渗透性、比表面积大、孔隙结构复杂等基本特点 绝对渗透率：岩石允许流体通过的能力 有效渗透率：（相渗透率）：岩石对于某一相流体的通过能力 相对渗透率：有效渗透率与绝对渗透率的比值按结构分类(结构复杂性)：1.粒间孔隙结构；2.纯裂缝结构；3.裂缝-孔隙结构；4.溶洞-孔隙结构；5.溶洞-裂缝-孔隙结构 3.连续流体：把流体中的质点看成是在一个很小的体积中包含着很多分子的集合体，质点中流体的性质与周围质点中的流体性质成连续函数关系 连续介质：是在质点的典型体积上表现出来的平均性质连续介质场：连续流体在连续介质中的流动，在研究其流动规律时，其物性是连续变化的，即其数学方程是连续的，在这种连续系统中流动的场4.渗流过程中的力：重力、惯性力、粘滞力、弹性力、毛管力5.油藏中的压力：原始地层压力、供给压力、井底压力、折算压力(计算P19）6.油藏的驱动类型：重力水压驱动、弹性驱动、气压驱动、溶解气驱、重力驱动7.※达西定律8.渗流速度：渗流量与渗流截面积之比9.真实速度：渗流量与渗流截面的空隙面积之比10.渗流的基本方式：单相流、平面径向流、球面向心流11.非线性渗流指数形式：v=C （dp/dL)^n 式中C 为取决于岩层和流体性质的系数； n 为渗流指数 ， n є（0.5～1）， n=1时，渗流服从达西直线定律 12.启动压力梯度（吸附膜和水化膜的影响）：在压力梯度较小时，流体不产生流动，渗流速度为零，当压力梯度大于某一值后，流体才发生流动，这一压力梯度值称为启动压力梯度 13.两相流体时，渗流阻力明显增加，且两相各自渗透率之和不等于单相渗流时的绝对渗透率。
1.渗流:流体通过多孔介质的流动2.多孔介质:由毛细管或微毛细管组成的介质.3.折算压力P z :将油藏内各点的压力按静水力学内部压力分布规律折算到同一水平面上的压力,该压力即为折算压力.4.驱动方式:在油藏开采过程中主要依靠哪种能量来驱动,就称为何种驱动方式.5.渗流速度:流体通过单位面积的体积流量6.线性渗流:流速与压力差(或压力梯度)呈线性关系的渗流.7.非线性渗流:渗流速度 v 与压力梯度不成线性关系的渗流.分高速和低速两种。
8.透明度：在数值上与孔隙度 相等9.综合压缩系数：地层压力每产生单位压降时，单位岩石视体积中孔隙及液体的总体积变化量。
记为：Ct10.导压系数：单位时间内压力传播的地层面积，表明地层压力波 传导的速度。
单位为cm 2/s 或m 2/s 。
11.渗流场图：由一组等压线和一组流线按一定规则构成的图形。
等压线：渗流场中压力相同点的连线。
等压面：渗流场中压力相同的空间点组成的面。
(规则：各相邻两条等压线间的压差值相等；各相邻两条流线 间通过的流量相等。
)12.流度系数： 13.泄油面积：油井周围参与渗流的面积。
精确一点，指单井周围所波及的可动用油的面积范围，储层的性质,质量不同,则波及的范围不同, 因此布井开采的井距和开采方法也有所不同, 具体情况具体确定标准。
（网上查的）14．折算半径 r rw ：把实际不完善井用一产量与之相等，但半径改变的假想完善井来代替，这一假想完善井的半径称为实际不完善井的折算半径。
表皮因子与折算半径的关系： 15. 水动力学完善井：井钻穿全部油层厚度，而且井壁是裸露的，即整个井壁都有流体通过，流线在井壁附近仍符合平面径向流，这种井就称为水动力学完善井。
16．水动力学不完善井：凡是井底结构和完善井的井底结构不同,或井底附近油层性质发生变化的井，称为水动力学不完善井。
8 渗流力学中的复变函数 (193)8.1 复势、势函数与流函数 (193)8.1.1 势函数 ............................................................................................................ 193 8.1.2 流函数 ............................................................................................................ 195 8.1.3 柯西-黎曼条件与复势 .................................................................................. 196 8.1.4 复势 ................................................................................................................ 197 8.2 复势在渗流动力学中的应用 ................................................................................... 199 8.3 保角映射 . (203)8.3.1 单叶映照 ........................................................................................................ 203 8.3.2 第一保角变换 ................................................................................................ 203 8.3.3 分式线性变换 ................................................................................................ 204 8.3.5 保角变换在渗流动力学中的应用 . (206)8 渗流力学中的复变函数8.1 复势、势函数与流函数令 ϕμk=Φ，z p γϕ+=，则Φ-=grad (8.1.1) 假设 ① 不可压缩流体或可压缩流体稳定流动② 平面流动：垂直与某一平面的每一垂线上的所有质点的速度相同的流动称为平面流动。
高等渗流力学程林松曹仁义2012第八章物理化学渗流第一节物理化学渗流基本现象一、多孔介质中的扩散现象二、多孔介质中的吸附现象第二节带吸附和扩散的渗流规律一、一维理想扩散渗流方程及解二、考虑粘度差的互溶液体的扩散理论三、具有吸附作用的单相渗流问题第三节具有多组分溶质的水溶液驱油时的两相渗流问题一、多孔介质中油、水两相物化渗流的基本方程二、油、水两相物化渗流方程的求解一、多孔介质中的扩散现象弥散的现象:渗流过程中，多种组分相互混合时，异组分物质在出现浓度差异时，浓度变化并不是完全按照达西定律的现象。
在孔隙介质中的弥散理象由两种扩散现象构成：一种是分子扩散：存在浓度梯度，导致依靠分子热运动扩散。
一种是对流扩散，又称为机械扩散：由于孔隙微观结构的不均匀性和其中的流动本身带有非均匀性和分散性引起的A B C Dv x>0扩散速度u 可以由费克定律(Fick)表达*∂=−∂Cu D x在考虑扩散和对流传质的情况下，一维渗流、某一组分的连续性方程22*0i i i C C C u D t x xφφ∂∂∂+−=∂∂∂无因次化00/,/,D D D m C C t ut L x x L C C C φ−===−*peuL N D φ=2210∂∂∂+−=∂∂∂D D D D pe DC C Ct x N x 应用了渗流速度v 、只有在它是常数时，方程式才是线性的并容易求解。
在v 不是常数时，就很难用解析方法求解。
1*d 1d ⎛⎞⎛⎞=−⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠r r r C C K C tC 当表面上的吸附浓度达到一定数值以后，吸附速度就逐渐变小，而当表面上的组分浓度达到某一临界值以后，吸附速度就等于零。
单一吸附现象吸附速度：吸附过程是一个双方向的平衡过程，与脱附的动平衡过程，脱附的速度：2*d d ⎛⎞⎛⎞=−⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠r r d r C C K t C 总的吸附浓度随时问变化的关系式为：12**d 1d rr r r r C C C K C K t C C ⎛⎞⎛⎞=−−⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠二、多孔介质中的吸附现象在当溶液浓度恒定为C，并且在初始时刻t=0时，，则可获得此方程的解为：在K2为零时，即吸附是不可逆的：=rC*121*121exp()⎧⎫⎛⎞+⎪⎪−−⎨⎬⎜⎟⎪⎪⎝⎠⎩⎭=+rrrCK KK C tCC t CCK K()**1()1exp/r r rC t CK t C C⎡⎤=−−⎣⎦这一公式表明，当时间趋于无穷时，平衡吸附浓度等于极限吸附浓度，也就是只有在无脱附时，吸附量才可能达到极限情况。
程林松2、渗流力学-第二章第二章单相不可压缩流体的稳定渗流规律本章要点第一、掌握三种基本流动状态（单向、平面径向、第一、掌握三种基本流动状态（单向、平面径向、球形径向）的数学模型及渗流特征。
球形径向）的数学模型及渗流特征。
第二、了解井的不完善性，弄清表皮系数、折算第二、了解井的不完善性，弄清表皮系数、折算半径物理意义，了解稳定试井的原理、方法和应用。
半径物理意义，了解稳定试井的原理、方法和应用。
1第二章单相不可压缩流体的稳定渗流规律第一节本节要点1、掌握单向刚性稳定渗流渗流规律：速度、压力分布；产量公式。
2、掌握流场、势场的分布特征。
3、掌握渗透率发生变化时的渗流特征。
单向刚性稳定渗流2第二章单相不可压缩流体的稳定渗流规律1. 单向刚性稳定渗流地层模型pepw水平、均质、等厚的带状地层模型：长度为L，宽度为B，厚度为h，供给边缘压力为pe，排除端为pw。
液流沿x方向流动，流体粘度为μ，地层渗透率为K。
沿x方向流动，流体粘度为，地层渗透率为K。
3第二章单相不可压缩流体的稳定渗流规律2. 数学模型：方程的通解形式：4第二章单相不可压缩流体的稳定渗流规律3. 数学模型的解：Ⅰ. 压力分布：pe ? pw p( x ) = pe ? x Lpe ? p w p( x ) = p w + ( L ? x) LⅡ. 压力梯度分布：pe ? p w dp =? = C 1 = 常数 dx LⅢ. 速度分布：根据达西公式，可知渗流速度等于υ = ?K dp μ dx单向渗流时沿着渗流路程压力梯度恒定，所以渗流速度也恒定υx = ?K dp K p e ? p w = = C2 L μ dx μ5第二章单相不可压缩流体的稳定渗流规律从压力、速度分布公式中可以看出，压力、速度分布规律是直线分布；渗流速度也恒定，因此渗流场图中流线也是一些等距的互相平行的直线，如图所示。
p ? pw dp d =? e = C 1 = 常数 L dxp( x ) = pe ?pe ? pw x Lυx = ?K dp K p e ? p w = = C2 μ dx μ Lp( x ) = p w +pe ? p w ( L ? x) L压力分布曲线流线等压线分布曲线6第二章单相不可压缩流体的稳定渗流规律Ⅳ. 产量公式：单向流的渗流面积：A = Bh单向流时的产量公式：KBh ( pe ? pw ) ( pe ? pw ) Q = Bhυ x = = L R μ上式表明产量和压力差成线性关系，其中: 上式表明产量和压力差成线性关系，其中:R=μLKBh=μLKA是从供给边缘到排液坑道的渗流阻力。
