11渗流-流体力学
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渗流力学有关概念2.3.1 渗流力学指专门研究流体通过各种多孔介质渗流时的运动形态和运动规律的科学。
它是现代流体力学的一个重要分支,是油藏工程、油藏数值模拟的理论基础。
2.3.2 不可压缩流体{刚性流体)又称为刚性流体,是指随着压力的变化,体积不发生弹性变'形的流体。
2.3.3 可压缩流体(弹性流体)又称弹性流体,是指随压力的变化,体积发生弹性膨胀或收缩的流体。
2 .3 .4 体相流体指分布在多孔介质孔道的中轴部分,其性质不受界面影响的流体。
2.3.5 边界流体指分布在孔道壁上形成一个边界层,其性质受界面影响的流体。
2.3.6 地下流体流场指地下流体与岩石相互作用所占据的、并能在其中流动的场所或空间。
2.3.7 变形介质当地层中的液体压力降低时,岩石发生变形而使孔隙空间减小,渗透率降低,这种孔隙空间发生变形的多孔介质称为变形介质。
2.3.8 可变渗透率地层变形多孔介质的渗透率不是常数,而是压力的函数,具有这种性质的油、气层称为可变渗透率地层。
2.3.9 多孔介质以固相介质为骨架,含有大量互相交错又互相分散的微小孔隙或微毛细管孔隙的介质叫多孔介质。
油气储层就是多孔介质的一种。
2.3.10 双重孔隙介质{裂缝孔隙介质}又称裂缝孔隙介质,是指由孔隙介质和裂缝介质两个水动力学系统构成,两个系统按一定规律进行流体交换。
2.3.11 渗流与地下渗流流体在多孔介质中的流动称为渗流。
流体在地层中流动叫做地下渗流。
2.3.12 单相渗流指在多孔介质中只有一种流体以一种状态参与流动。
如在地层压力高于饱和压力条件下,油藏中的原油流动,气藏中的气体流动等。
2.3.13 两相渗流与多相渗流指在多孔介质中有两种流体同时参与流动叫两相渗流,如油层中的油、水两相流动。
同时有两种以上互不混溶的流体参与流动叫多相渗流,如油层中的油、气、水三相流动。
2.3.14 多组分渗流指含有多种组分的烃质和非烃质混合的流体在多孔介质中的流动。
目录第一章渗流理论基础 (1)1.1渗流的基本概念 (1)1.2渗流基本定律 (7)1.3岩层透水特征及水流折射定律 (11)1.4流网及其应用 (14)1.5渗流连续方程 (19)1.6渗流基本微分方程 (24)1.7数学模型的建立及求解 (32)第一章渗流理论基础1.1 渗流的基本概念1.1.1 多孔介质及其特性1.1.1.1多孔介质的概念多孔介质(Porous medium):地下水动力学中具有空隙的岩石。
广义上包括孔隙介质、裂隙介质和岩溶不十分发育的由石灰岩和白云岩组成的介质,统称为多孔介质。
孔隙介质:含有孔隙的岩层,砂层、疏松砂岩等;裂隙介质:含有裂隙的岩层,裂隙发育的花岗岩、石灰岩等。
1.1.1.2 多孔介质的性质(1) 孔隙性:有效孔隙和死端孔隙。
孔隙度(Porosity)是多孔介质中孔隙体积与多孔介质总体积之比(符号为n),可表示为小数或百分数,n=Vv/V。
有效孔隙(Effective pores)是多孔介质中相互连通的、不为结合水所占据的那一部分孔隙。
有效孔隙度(Effective Porosity)是多孔介质中有效孔隙体积与多孔介质总体积之比(符号为n e),可表示为小数或百分数,n e=V e/V。
死端孔隙(Dead-end pores )是多孔介质中一端与其它孔隙连通、另一端是封闭的孔隙。
(2) 连通性:封闭和畅通,有效和无效。
(3) 压缩性:固体颗粒和孔隙的压缩系数推导。
(4) 多相性:固、液、气三相可共存。
其中固相的成为骨架,气相主要分布在非饱和带中,液相的地下水可以吸着水、薄膜水、毛管水和重力水等形式存在。
固相—骨架matrix气相—空气,非饱和带中液相—水:吸着水Hygroscopic water薄膜水pellicular water毛管水capillary water重力水gravitational water1.1.1.3多孔介质中的地下水运动比较复杂,包括两大类,运动特点各不相同,分别满足于孔隙水和裂隙岩溶水的特点。
第十一章渗流流体在孔隙介质中的运动称为渗流。
流体包括水、石油、天然气等。
孔隙介质是指由颗粒或碎块材料组成的内部包含许多互相连通的孔隙和裂隙的物质。
常见的孔隙介质包括土壤、岩层等多孔介质和裂隙介质。
有些水工建筑物本身就是由孔隙介质构成的,如土坝、河堤等。
研究渗流的运动规律及其工程应用的一门科学便是渗流力学。
在水利工程中,渗流主要是指水在地表以下土壤或岩层孔隙中的运动,这种渗流也称为地下水运动。
研究地下水流动规律的学科常称为地下水动力学,是渗流力学的一个分支。
在社会的许多部门都会遇到渗流问题。
例如,石油开采中油井的布设,水文地质方面地下水资源的探测,采矿、化工等。
在水利部门常见的渗流问题有以下几方面:(1)经过挡水建筑物的渗流,如土坝、围堰等。
(2)水工建筑物地基中的渗流。
(3)集水建筑物的渗流,井、排水沟、廊道等。
(4)水库及河渠的渗流。
上述几方面的渗流问题,就其水力学内容来说,归纳起来不外乎是要求解决以下几方面的问题:(1)确定渗流量;(2)确定浸润线位置;(3)确定渗流压力;(4)估计渗流对土壤的破坏作用。
第一节渗流的基本概念渗流既是水在土壤孔隙中的流动,其运动规律当然与土壤和水的特性有关。
一、土壤的分类一切土壤及岩层均能透水,但不同的土壤或岩层的透水能力是不同的,有时甚至相差很大。
这主要是由于各种土壤的的颗粒组成不同而引起的。
此外,在低水头下不透水的材料,在高水头作用下仍可能透水。
本章重点研究的土壤中的渗流,故可以根据土壤的透水能力在整个流动区内有无变化对土壤进行分类。
任一点处各个方向的透水能力相同的土壤称为各向同性土壤,否则称为各向异性土壤。
所有各点在同一方向上透水能力都相同的土壤称为均质土壤,否则称为非均质土壤。
显然,均质土壤可以是各向同性土壤,也可以是各向异性土壤。
均质且各向同性的土壤就透水能力而言是一种最为简单的土壤。
严格说来,只有当土壤由等直径的圆球颗粒组成时,其透水能力才不随空间位置及方向变化,才符合均质及各向同性条件。