渗流力学-第三章

《土力学》第三章练习题及答案《土力学》第三章练习题及答案第3章土的渗透性和渗流一、填空题1.当渗流方向，且水头梯度大于水头梯度时，会发生流砂现象。

2.渗透系数的数值等于水力梯度为1时，地下水的渗透，颗粒越粗的土，渗透系数数值越。

二、名词解释1.渗流力2.流砂3.水力梯度4.临界水力梯度三、简答题1.影响渗透系数大小的主要因素有哪些？2.流砂现象防治的方法有哪些？3.管涌发生的条件是什么？防治措施有哪些？四、单项选择题1.流砂产生的条件为：（A）渗流由上而下，动水力小于土的有效重度（B）渗流由上而下，动水力大于土的有效重度（C）渗流由下而上，动水力小于土的有效重度（D）渗流由下而上，动水力大于土的有效重度您的选项（）2.流砂发生的土层为：（A）颗粒级配均匀的饱和砂土（B）颗粒级配不均匀的饱和砂土（C）颗粒级配均匀的不饱和砂土（D）颗粒级配不均匀的不饱和砂土您的选项（）3.饱和重度为20kN/m3的砂土，在临界水头梯度ICr时，动水力GD大小为：（A）1 kN/m3（B）2 kN/m3（C）10 kN/m3（D）20 kN/m3您的选项（）第3章土的渗透性和渗流一、填空题1.向上、临界2.速度、大二、名词解释1.渗流力：水在土中流动时，单位体积土颗粒受到的渗流作用力。

2.流砂：土体在向上动水力作用下，有效应力为零时，颗粒发生悬浮、移动的现象。

3.水力梯度：土中两点的水头差与水流过的距离之比。

为单位长度上的水头损失。

4.临界水力梯度：使土开始发生流砂现象的水力梯度。

三、简答题1.影响渗透系数大小的主要因素有哪些？(1)土的粒度成分和矿物成分(2)土的密实度(3)土的饱和度(4)土的结构(5)水的温度(6)土的构造2.流砂现象防治的方法有哪些？（1）减小或消除水头差：采用坑外降低地下水位或采用水下挖掘。

（2）增长渗流路径：打板桩。

（3）在向上渗流出口处地表压重。

（4）加固土层：冻结法、注浆法。

3.管涌发生的条件是什么？防治措施有哪些？发生条件:（1）必要条件：土中粗颗粒所构成的孔隙直径必须大于细颗粒的直径。

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。

绪论1.渗流：流体通过多孔介质的流动。

2.渗流力学：是流体力学的一个重要分支，同时也是流体力学与多孔介质理论、表面物理、物理化学、固体化学、生物学、生理学等学科交叉渗透的一门边缘学科。

3.渗流力学分为：地下流体资源开发、地球物理渗流、地下工程渗流。

第一章第一节1．油气藏：油气储集的场所和流动的空间。

油气藏的作用：限制流体的运动范围，影响流体的渗流形态，同时还决定流动的边界形状，所以油气藏是渗流的重要外部条件。

2．油气藏的类型：按圈闭形成条件的不同，分为构造油气藏、地层油气藏、岩性油气藏。

构造油气藏：是由地壳运动形成的油气藏，分为背斜油气藏、断层油气藏、刺穿接触油气藏。

地层油气藏：主要是在地层沉积作用时形成的油气藏，包括潜山油气藏、生物礁油气藏、不整合覆盖油气藏、地层超覆油气藏。

岩性油气藏：是储集层的岩性或物性发生侧向变化，形成圈闭而产生的油气藏，分为透镜状岩性油气藏、尖灭性岩性油气藏。

3．层状油藏：往往存在与海相沉积和内陆盆地沉积当中，油层平缓、分布面积大、厚度小，一般具有多油层、多旋回的特点。

块状油藏：灰岩或白云岩油气藏往往在有限的圈闭面积内含有很厚的沉积物，后来经过长期的溶蚀作用、白云岩化作用及构造应力作用使得在相当厚度的油藏中都具有储集油气的能力，相对面积小、厚度大。

4．封闭边界：岩层为孤立体，周界为断层或岩性边界所圈闭，并且没有边水供给。

定压边界：岩层较稳定，一直延伸到地表，并且有边水供给区，在边界上又保持恒定的压头。

第二节1.多孔介质：由大量毛细管或微毛细管结构组成的固体介质。

多孔介质是渗流赖以存在的条件。

多孔介质的特点：孔隙性、渗透性、比表面积大、孔隙结构复杂。

2.储容性：孔隙具有储集和容纳流体的性质。

3.绝对孔隙度：岩石总孔隙体积与岩石视体积之比。

有效孔隙度：岩石有效孔隙体积与岩石视体积之比，表征流体可以通过的有效空隙空间的大小。

4.渗透性：多孔介质允许流体通过的能力。

渗透性的大小用渗透率表示。

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。

渗流力学绪论多孔介质：由固体骨架和相互连通的孔隙，裂缝，溶洞或各种类型的毛细管体系所组成的材料。

渗流力学与其他力学的区别：介质的不同。

第一章渗流的基本概念和基本规律油气藏：油气储集的场所和流动的空间。

油气藏按圈闭形成的类型：构造油气藏，地层油气藏，岩性油气藏。

构造油气藏的分类：背斜油气藏，断层油气藏，刺穿接触油气藏。

油气藏根据流体流动空间的特点：层状隐藏，块状油藏。

层状油藏的特点：1：油层平缓，分布面积大。

2：多油层，多旋回。

3：只考虑在水平方向上流动的流体。

块状油气藏得特点：有限的圈闭面积内相当厚的油藏，考虑纵向上流体的流动和交换；考虑毛管力和重力的作用。

纵向上分为三个区：纯油区，过渡区，纯水区。

过渡区：含束缚水过渡带，油水同生过渡带，残余油过渡带。

多孔介质的特点：孔隙性，渗透性，比表面积大及孔隙结构复杂。

渗透性：多孔介质允许流体通过的能力。

K= ；渗流：流体在多孔介质中的流动。

绝对渗透率：当岩石中的孔隙流体为一项时，岩石允许流体通过的能力。

有效渗透率：当岩石中有两种以上流体存在时，岩石桂其中一相的通过的能力。

相对渗透率：岩石的有效渗透率与绝对渗透率的比值。

比表面积：单位体积岩石所有岩石颗粒的总表面积或孔隙内表面积。

孔隙类型：粒间孔隙，裂缝，溶洞。

多孔介质巨大的比面和复杂的孔隙结构，使得渗流具有阻力大，流动速度慢的特点。

油气层孔隙结构分为：单纯介质（粒间孔隙结构和纯裂缝结构），双重介质（裂缝-孔隙结构和溶洞-孔隙结构），三重介质（大洞或大裂缝和微裂缝、微孔隙共生）。

理想结构模型：将岩石的孔隙空间看成是由一束等直径的微毛细管组成。

修正理想结构模型：变截面弯曲毛细管模型。

重力（动力或阻力），惯性力（阻力），粘滞力（阻力），弹性力（动力），毛管力（动阻力）原始地层压力：油藏开发前流体所受的压力。

供给压力：油藏中存在液源供给区时，在供给边缘上的压力。

井底压力：油井正常工作时，在生产井井底所测得的压力。

渗流力学（山东联盟）知到章节测试答案智慧树2023年最新中国石油大学（华东）第一章测试1.根据流体流动的空间特点，通常可将油气藏分为和两大类参考答案:层状油气藏;块状油气藏2.流体在岩石孔隙中渗流时所受的力可以忽略的是参考答案:惯性力3.气体在岩石孔道中渗流时的效应是导致气测渗透率大于液测渗透率的根本原因参考答案:滑脱4.油水两相渗流时，相渗透率ko、kw与绝对渗透率k之间的关系是参考答案:ko + kw < k5.在渗流过程中，流体的流速取决于流动的和之间的相对关系参考答案:动力;阻力第二章测试1.一个完整的数学模型应包括参考答案:其余三项全是2.是油气渗流数学模型必须包括的组成部分参考答案:初始条件;边界条件;质量守恒方程;运动方程3.利用油气渗流数学模型可以解决的问题包括参考答案:速度的分布;饱和度的分布;压力的分布;分界面移动规律4.渗流过程必须遵循质量守恒定律，即：在地层中任取一微小单元体，在单元体内若没有源和汇存在，那么包含在单元体封闭表面之内的液体质量变化应等于同一时间间隔内液体流入质量与流出质量之差参考答案:对5.综合压缩系数的物理意义是单位岩石体积在降低单位压力时，由孔隙收缩和液体膨胀共排挤出来的液体体积，可看成是常数参考答案:对第三章测试1.对于单向稳定渗流，以下说法正确的是参考答案:其余三项说法都正确2.地层流动系数指的是参考答案:kh/μ3.液体平面径向稳定渗流的流量与成正比参考答案:压力差;地层渗透率4.从供给边缘到井排处假想的排液坑道的渗流阻力称为渗流内阻参考答案:错5.等值渗流阻力法在应用时要求不同井排上各井的井径、产量和井底压力均应相当参考答案:错第四章测试1.弹性不稳定渗流的多井干扰问题可以用方法求解参考答案:势的叠加原理2.针对不同的油藏模型和内外边界条件建立数学模型，并求解得到解析解。

然后设法在某一种坐标系上表现出一直线规律，求取其斜率与截距，进而反求地层参数等，该方法称为常规试井解释方法参考答案:对3.将实测试井数据绘制在与理论典型曲线坐标比例大小一致的双对数图中与典型曲线拟合，求得参数，整个分析过程是一个边解释边检验的过程，该方法称为现代试井解释方法参考答案:对4.油藏边界一般分为参考答案:封闭边界;定压边界;混合边界5.对于有界地层不稳定渗流，压力波传播可以分为个阶段参考答案:2第五章测试1.以下说法正确的是参考答案:其余三项说法都正确2.对于活塞式和非活塞式水驱油过程说法错误的是参考答案:非活塞式水驱油不存在油水过渡带3.若原油粘度大于水粘度，单向活塞式水驱油过程中总渗流阻力，产量参考答案:越来越小越来越大4.在水驱油过程中，水驱油前缘位置随饱和度变化，使得排液道产量也随时间变化参考答案:错5.无水期采收率与油藏最终采收率无关参考答案:错。

第三章 刚性水压驱动下的油井干扰理论【3-1】平面无穷地层上有一源一汇，相距2σ，强度为q ，试用分析法证明地层任一点处的渗流速度的绝对值为12/()v q r r σπ=。

【证】由势的叠加原理，储层中任一点M 的势为22111222()ln ln ln ln 2224()M r q q q q x y r r C C C r x yσΦππππσ-+=-+=+=+++ 222222122()2()4()()2M Mx q x x q x x v x x y x y r r Φσσσσπσσπ⎡⎤⎡⎤∂-+-+=-=--=--⎢⎥⎢⎥∂-+++⎣⎦⎣⎦ 同理 22122My q y y v r r π⎡⎤=--⎢⎥⎣⎦又 ∵ Mx My v v i v j =+∴12/()v q r r σπ=== 【3-2】求液体质点沿上题的源汇连线的运动规律，即时间与距离的关系。

【解】x 轴上流体质点的运动速度为112M q v x a x a π⎡⎤=-⎢⎥+-⎣⎦∵ 真实渗流速度Mt v dxv dtφ==∴22112dx q q a dt x a x a x a πφπφ⎛⎫=-=-⋅ ⎪+--⎝⎭ 分离变量220()xtaqax a dx dt πφ--=-⎰⎰积分后 323233x qaa x a t πφ--=- 则时间与距离的关系为 323(2)3a a x x t qaπφ+-=【3-3】在2A 井投产前，1A 井已经投产，两口井间距离2100m σ=，1A 井的14MPa w p =，两井之半径127.5cm w w r r ==，15Km e r =，6MPa e p =，求2A 的2w p 为多少时1A 井停止生产？【解】根据井间干扰现象可知，当2A 井单独工作时，2A 井在1A 井处的压力为1A 井的井底压力，则1A 井停止生产，由于e w r r ，可将2A 视为在地层中心，2A 井在1A 井处的压降为21ln 22e e w r Q p p p Kh μ∆πσ==- 2A 的产量为 222()lne w ew Kh p p Q r r πμ-=将2Q 带入上式有 2()ln 2ln e w e e wp p rp r r ∆σ-=解得21ln ()ln 2e w w e e w e r r p p p p r σ=--331510ln0.0756(64) 1.13MPa 1510ln 100⨯=--=⨯ 【3-4】某产油层有10Km e r =的圆形供给边线，距地层中心2Km d =处钻了一口生产井，10cm w r =，5m h =，20.5m K μ=，25MPa e p =，23MPa w p =，2mPa s μ=⋅，求油井产量；假设油井位于地层中心，其余参数不变，产量为多少？【解】本题可看作为求一口偏心井的产量 偏心井的产量公式126322332()20.5105(2523)10118.3m /d 10102210ln 1ln 10.110e w e w e Kh p p Q r d r r ππμ---⨯⨯⨯⨯-⨯===⎡⎤⎡⎤⨯⎛⎫⎛⎫⨯⨯-⎢⎥⎢⎥- ⎪ ⎪⎝⎭⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎝⎭⎣⎦由丘比（Dupuit ）公式知32()117.5m /d ln e w ewKh p p Q r r πμ-== 【3-5】某井距直线供给边线的距离1Km a =，8m h =，20.3m k μ=，4mPa s μ=⋅，0.1m w r =，2MPa p ∆=，求：(1)油井产量；(2)若井位于1Km e r =的圆形供给边线中心，其余参数不变，油井产量等于多少？【解】(1)该题是属于距直线供给边界为a 的地方有一口生产井的生产问题图3.27 30°交角井位图由公式 1263332()20.310821065.78m /d 2210ln 410ln 0.1e w w Kh p p Q qh a r ππμ---⨯⨯⨯⨯⨯====⨯⨯ (2) 由丘比（Dupuit ）公式126332()20.310821070.69m /d 1000410ln ln 0.1e w ewKh p p Q r r ππμ---⨯⨯⨯⨯⨯===⨯【3-6】两不渗透断层，交角为30，在它们的分角线上有一口生产井距离顶点为r ，假设离断层交点为e r 处，有一圆形供给边界，且e r r >>，如何求这口井的产量？【解】根据镜像反应原理，该问题可以看作是无穷大地层中等强度的12口生产井和12口注水井同时工作的问题，因此由势的叠加原理有1212131424...ln 2...M r r r qC r r r Φπ=+ ① 由于e r r >>，可将12口注水井忽略，则有1212ln ...2M qr r r C Φπ=+ ② 将M 点放到生产井的井壁上1212ln ''...'2w Kqp r r r C μπ=+ ()()()22ln 2sin152sin 30...2sin 902w q r r r r C π⎡⎤=︒︒︒+⎣⎦11ln(12)2w q r r C π=+ ③ 将M 点放到供给边界上1212ln ''''...''2e Kqp r r r C μπ=+ 由于e r r >>，每一口井到供给边界上一点的距离都可看为e r ，上式可化简为12ln()2e e K qp r C μπ=+ ④ ④-③有 1211()ln 212e e w w r Kqp p r rμπ-= er rep12112()2()ln 12ln ln 1212e w e w e e w w Kh p p Kh p p Q qh r r r r r r r ππμμ--===⎡⎤+⎢⎥⎣⎦ 【3-7】设半圆形供给边线的直径为不渗透边界，在通过供给边线的中心且与不渗透边线垂直的垂线上有一口井半径为w r 、井底压力为w p 的生产井，该井到不渗透边界的距离为d ，供给半径为e r ，供给压力为e p ，地层渗透率为K ，有效厚度为h ，流体粘度μ，求油井的产量公式。