多相流体的渗流机理

多孔介质多相渗流的基本概念前面几节课，我们主要讲述了单相流体渗流的问题，所谓单相流体渗流，也就是只有一相流体参与的渗流问题。

在这里我们主要介绍了，对于多孔介质，我们介绍了达西在1852～1855年通过大量实验得出达西定律。

达西定律是渗流中最基本的定律, 其形式简洁( v= kJ ), 最早是由实验在(1.4)式中q为单裂隙流量，J为水力坡降，b为裂隙宽度，g为重力加速度，ν为水流的运动粘滞系数。

那么，什么是多相渗流呢？实际上也就是两种或两种以上的流体在同一介质中流动。

自然界中有许多问题都涉及多相渗流问题，比如，我们熟知的油气田，在油气田中，孔隙的一部分由油占据，而其它部分由水或气体占据，原油中通常含有大量的溶解气，当地层压力降到饱和压力以下时，溶解气就会从原油中分离出来，从而形成油气两相渗流。

再比如，我们经常遇到的非饱和带水份运移问题，什么时非饱和带，也就是说水没有占据所有空间，有一部分空间被空气所占据。

这样，水和空气就在非饱和带中形成了多相渗流。

还有就是近些年来非常热点的海水入侵问题，当海水入侵到陆地下面的淡水层中会出现咸水和淡水可混溶的两相流渗。

那么实际上，对于油气田和非饱和带这样的多相渗流问题，我们称为不可混溶多相渗流问题，英文叫immiscible.对于海水入侵这样的多相渗流问题，就immiscible.同时也叫solute transport.下面，我们讲四个多相渗流的基本概念：1.流体的饱和度对于多相渗流的饱和度概念，实际上是，单相渗流饱和度概念的推广，当多孔介质的孔隙空间被两种或两种以上流体所占据时，对于一相流体而言，其饱和度为Si=Vif/Vp特别地，对于水和油所饱和的多孔介质而言，随任时刻，水和油的饱和度之和均为1目前，在实验室中，不破坏被多种流体所饱和的多孔介质条件下，直接测量各相流体饱和度的方法是目前重要的研究课题。

目前，主要有电阻法（），x射线法，数字图像处理方法。

2.湿润性对于湿润性，我们以前学习单相渗流的时候，并没有涉及到，大家可能感到有点陌生。

第四章多相流体的渗流机理前面已经分别研究了储层岩石本身的一些渗储性质以及多相流体(油、气、水)的相态转化及其物理性质。

那么当这两者相结合，即多相流体在高度分散、弯弯曲曲的毛细孔道所构成的岩石中，其分布及流动又会产生什么样的岩石—流体综合特性呢?岩石颗粒细、孔道小，使得岩石具有巨大的表面；流体本身又是多组分的不稳定体系，在孔道中又有可能同时出现油、气、水三相，这种流体分散储集在岩石中会造成流体各相之乱流体与岩石颗粒固相间存在着极大的多种界面(气一固、气一液、液一液、液一固界面)。

因此，界面现象极为突出，表现出与界面现象有关的界面张力、吸附作用、润湿作用及毛管现象、各种附加阻力效应等等，对流体在岩石中的分布和流动产生重大的影响。

因此，地下流体在岩石中的流动既不同于油、气、水在管路中的流动，更不同于水在河床中的流动而具有其特定的性质。

通常，人们把流体在多孔介质中的流动称为渗流。

渗流时，首先需要了解的是在岩石孔隙中油水究竟是怎样分布的?流动过程中会发生哪些变化?有什么特点?实用中采用哪些参数来描述地层中各种阻力的变化?如何减少和消除这些附加阻力?只有研究了渗流物理特性，才能找出油井生产指标(如产量、压力)变化的原因，也只有研究了渗储机理、岩石的润湿性等，才能对部分原油不能采出的原因有深刻的认识。

因此，本章研究的内容也是如何提高采收率的部分基础。

此外，本章中有关相对渗透率曲线及毛管压力曲线的研究，是油藏工程计算分析中极为重要的基础和资料，具有极大的实际意义。

第一节储层岩石中的各种界面现象无论在天然原始油层中存在有束缚水的情况还是注水开发的油层，其中流体至少存在着油水两相，当地层压力降到泡点压力后，还会因原油脱气而出现油气水三相。

因此，可以认为油层是一个由固相和两个不互溶的液相，以及有时还有气相等所构成的比面极大的高度分散系统。

而在这一系统中，所呈现的有关界面性质的一些问题，诸如水驱洗油问题，互溶混相驱油时的油水界面消失的问题，以及由于存在油水界面时的毛细管附加阻力问题等，都是与两相界面分子的相互作用有关的。

渗流机理名词及解释多孔介质porous media以固相介质为骨架、含有大量孔隙、裂隙或洞穴的介质叫多孔介质。

若多孔介质对流体是可渗的，称为可渗多孔介质。

双重孔隙介质dual-porosity media;double porosity media这类介质由两个系统组合而成，孔隙性介质构成岩块系统；裂缝性介质构成裂缝系统。

两个系统按照一定规律发生彼此间的传质交换。

不可压缩流体incompressible fluid随压力变化，体积不发生弹性变化的流体。

亦称刚性流体。

可压缩流体compressible fluid随压力改变，体积发生弹性变化的流体。

亦称弹性流体。

渗流速度flow volocity流体流量与多孔介质横截面积之比称为渗流速度。

流体在多孔介质中流动的渗流速度不是流体质点的真实速度。

流体真实速度应等于流量除以孔隙面积，所以渗流速度小于真实速度。

稳定渗流steady state flow流体在多孔介质中渗流时，密度和速度等物理量仅为空间函数而不随时间变化的渗流。

亦称定常流动、稳态流动。

不稳定渗流unsteady-state flow流体在多孔介质中渗流时，各物理量不仅是空间的函数，而且是时间的函数。

亦称非定常流动；非稳定流动。

非线性渗流non-linear flow渗流速度与压力梯度之间不成线性关系的渗流状态。

单相渗流single-phase flow through porous medium在多孔介质中只有一种流体参与的流动。

两相渗流two-phase flow through porous medium多孔介质中有两种互不混溶的流体同时参与的流动。

多相渗流multiple-phase flow through porous medium多孔介质中同时有两种以上互不混溶流体参与流动。

多组分渗流multi-component flow through porous medium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。

多孔介质多相渗流的基本概念多孔介质多相渗流的基本概念前面几节课，我们主要讲述了单相流体渗流的问题，所谓单相流体渗流，也就是只有一相流体参与的渗流问题。

在这里我们主要介绍了，对于多孔介质，我们介绍了达西在1852～1855年通过大量实验得出达西定律。

达西定律是渗流中最基本的定律, 其形式简洁( v= kJ ), 最早是由实验在(1.4)式中q为单裂隙流量，J为水力坡降，b为裂隙宽度，g为重力加速度，ν为水流的运动粘滞系数。

那么，什么是多相渗流呢？实际上也就是两种或两种以上的流体在同一介质中流动。

自然界中有许多问题都涉及多相渗流问题，比如，我们熟知的油气田，在油气田中，孔隙的一部分由油占据，而其它部分由水或气体占据，原油中通常含有大量的溶解气，当地层压力降到饱和压力以下时，溶解气就会从原油中分离出来，从而形成油气两相渗流。

再比如，我们经常遇到的非饱和带水份运移问题，什么时非饱和带，也就是说水没有占据所有空间，有一部分空间被空气所占据。

这样，水和空气就在非饱和带中形成了多相渗流。

还有就是近些年来非常热点的海水入侵问题，当海水入侵到陆地下面的淡水层中会出现咸水和淡水可混溶的两相流渗。

那么实际上，对于油气田和非饱和带这样的多相渗流问题，我们称为不可混溶多相渗流问题，英文叫immiscible.对于海水入侵这样的多相渗流问题，就immiscible.同时也叫solute transport.下面，我们讲四个多相渗流的基本概念：1.流体的饱和度对于多相渗流的饱和度概念，实际上是，单相渗流饱和度概念的推广，当多孔介质的孔隙空间被两种或两种以上流体所占据时，对于一相流体而言，其饱和度为Si=Vif/Vp特别地，对于水和油所饱和的多孔介质而言，随任时刻，水和油的饱和度之和均为1目前，在实验室中，不破坏被多种流体所饱和的多孔介质条件下，直接测量各相流体饱和度的方法是目前重要的研究课题。

目前，主要有电阻法（），x射线法，数字图像处理方法。

何更生版《油层物理》--课后答案经典详细第一章 储层岩石的物理特性24、下图1-1为两岩样的粒度组成累积分布曲线，请画出与之对应的粒度组成分布曲线，标明坐标并对曲线加以定性分析。

ABLog d iWWi ∑图1-1 两岩样的粒度组成累积分布曲线答：粒度组成分布曲线表示了各种粒径的颗粒所占的百分数，可用它来确定任一粒级在岩石中的含量。

曲线尖峰越高，说明该岩石以某一粒径颗粒为主，即岩石粒度组成越均匀；曲线尖峰越靠右，说明岩石颗粒越粗。

一般储油砂岩颗粒的大小均在1～0.01mm 之间。

粒度组成累积分布曲线也能较直观地表示出岩石粒度组成的均匀程度。

上升段直线越陡，则说明岩石越均匀。

该曲线最大的用处是可以根据曲线上的一些特征点来求得不同粒度属性的粒度参数，进而可定量描述岩石粒度组成的均匀性。

曲线A 基本成直线型，说明每种直径的颗粒相互持平，岩石颗粒分布不均匀；曲线B 上升段直线叫陡，则可看出曲线B 所代表的岩石颗粒分布较均匀。

30、度的一般变化范围是多少，Φa 、Φe 、Φf 的关系怎样？常用测定孔隙度的方法有哪些？影响孔隙度大小的因素有哪些？答：1）根据我国各油气田的统计资料，实际储油气层储集岩的孔隙度范围大致为：致密砂岩孔隙度自＜1%～10%；致密碳酸盐岩孔隙度自＜1%～5%；中等砂岩孔隙度自10%～20%；中等碳酸盐岩孔隙度自5%～10%；好的砂岩孔隙度自20%～35%；好的碳酸盐岩孔隙度自10%～20%。

2）由绝对孔隙度a φ、有效孔隙度e φ及流动孔隙度ff φ的定义可知：它们之间的关系应该是a φ>e φ>ff φ。

3）岩石孔隙度的测定方法有实验室内直接测定法和以各种测井方法为基础的间接测定法两类。

间接测定法影响因素多，误差较大。

实验室内通过常规岩心分析法可以较精确地测定岩心的孔隙度。

4）对于一般的碎屑岩 (如砂岩)，由于它是由母岩经破碎、搬运、胶结和压实而成，因此碎屑颗粒的矿物成分、排列方式、分选程度、胶结物类型和数量以及成岩后的压实作用（即埋深）就成为影响这类岩石孔隙度的主要因素。

题型：名词解释简答题画图题计算题（平时成绩40%+考试成绩60%）第一章储层流体的高压物性第一节油气藏烃类的相态特性1、单、双、多组分体系的相态特征单组分体系：两点:临界点C,三相共存点T三线:饱和蒸汽压线,溶点线,升华线三区:气相区,液相区,固相区临界温度:高于该温度，无论施加多大压力，气体不可液化 .临界压力:高于此压力，无论温度多少，液体和气体不会同时存在.泡点压力:温度一定，开始从液相中分离出第一批气泡的压力.露点压力:温度一定，开始从气相凝析出第一批液滴的压力.泡点线: 是等温降压时体系出现第一批气泡的轨迹线。

露点线: 是等温升压时体系中出现的第一批液滴的轨迹线饱和蒸汽压线:单组分的饱和蒸汽压线为泡点线和露点线的共同轨迹.分析1----2 3-----4相态变化多组分体系：（1）双组分体系的相图不再是一条单调曲线，而是一开口的环形曲线.（2）双组分体系的临界点不再是两相共存的最高压力和温度点, 而是泡点线和露点线的对接点.（3）双组分体系的两相区介于两纯组分的饱和蒸汽压曲线之间, 且临界压力高于各组分的临界压力,但临界温度确界于两组分的临界温度之间.（4）两组分中哪个组分的含量占优势,露点线或泡点线就靠近哪一组分的饱和蒸汽压线。

（5）两组分的浓度越接近则两相区的面积越大，两组分的组成有一组分的含量占绝对优势，两相区就越窄长.（6）两组分系统中，组成系统的物质不同其临界点也不同，而且分子结构越相近的两组分，其临界点轨迹曲线越扁平。

如果两组的挥发性和分子量差别愈大时，临界点轨迹所包围的面积愈大，临界凝析压力也愈高.2、等温反凝析现象的解释当体系处于A点时体系为单一气相。

当压力降至B点时，由于压力下降，烃分子距离加大，因而分子引力下降，这时被气态轻烃分子吸引的(或分散到轻烃分子中的)液态重烃分子离析出来，因而产生了第一批液滴。

而当压力进一步下降到D点时，由于气态轻烃分子的距离进一步增大，分子引力进一步减弱，因而就把液态重烃分子全部离析出来，这时在体系中就凝析出最多的液态烃而形成凝析油。