渗流力学—— 液体在双重孔隙介质中渗流的理论基础

双重介质渗流理论基础中国石油大学（北京）第七章多重介质渗流理论第一节双重介质油藏模型第二节双重介质单相渗流的数学模型第三节双重介质简化渗流模型的无限大地层典型解第四节双重介质油藏不稳定试井分析23具有裂缝和孔隙双重储油(气)和流油(气)的介质我们称之为双重介质。

在一般情况下，裂缝所占的储集空间大大小于基岩的储集空间，因此裂缝孔隙度就小于基岩的孔隙度，而裂缝的流油能力却大大高于基岩的流油能力，因此裂缝渗透率就高于基岩的渗透率，这种流油能力和供油能力的错位的现象是裂缝-孔隙介质的基本特性。

双重介质实际油藏模型双重介质定义双重介质基岩裂缝裂缝基岩4裂缝-孔隙性双重介质结构油藏可抽象地简化成各种不同地质模型。

1.Warren Root2.Kazemi3.De Swaan4.Factal −⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩模型模型模型模型51.Warren -Root 模型将双重介质油藏简化为正交裂缝切割基质岩块呈六面体的地质模型，裂缝方向与主渗透率方向一致，并假设裂缝的宽度为常数。

裂缝网络可以是均匀分布，也可以是非均匀分布的，采用非均匀的裂缝网格可研究裂缝网络的各向异性或在某一方向上变化的情况。

基质裂缝2.Kazemi模型该模型是把实际的双重介质油藏简化为由一组平行层理的裂缝分割基质岩块呈层状的地质模型，即模型由水平裂缝和水平基质层相间组成。

对于裂缝均匀分布、基质具有较高的窜流能力和高储存能力的条件下，其结果与Warren-Root模型的结果相似。

63.De Swaan模型该模型除与Warren-Root模型相似，只是基质岩块不是平行六面体，而是圆球体。

圆球体仍按规则的正交分布方式排列。

裂缝由圆球体之间的空隙表示，圆球体由基质岩块表示。

784.Factal 模型部分与整体以某种形式相似的形，称为分形。

裂缝性油藏的分形模型认为裂缝的分布形态、基岩的孔隙结构属于分形系统。

分形的维数随油藏的非均质性不同而不同。

基质裂缝分形模型:整体与局部具有某种相似性9双重介质油藏基本参数：弹性储容比和窜流系数。

第一章渗流的基础知识和基本定律1、渗流的特点是什么？2、什么是多孔介质？有哪些特点？3、写岀渗流速度及真实渗流速度的定义，并说明它们之间的关系。

4、一般的渗流形式有哪些？5、什么是原始地层压力？获得原始地层压力的方法有哪些？6、什么是达西定律？为什么说它是线性渗流定律？7、达西定律中各物理量的单位是什么？8 在渗流过程中一般受到哪些力的作用？主要作用力是什么？9、油藏驱动类型一般有哪几种？10、在什么情况下会产生非线性渗流？11、什么是折算压力？其物理意义是什么？第二章单相液体的稳定渗流1解决渗流问题的一般思路是什么？2渗流基本微分方程由哪几个方程组成？3什么是稳定渗流？4 写岀稳定渗流的渗流基本微分方程，并说明其属于哪一种数理方程5 由平面单向流和平面径向流的压力分布曲线，说明其压力消耗的特点6 写出平面径向流的流量公式，并说明提高油井产量一般有哪几种途径7 什么是油井的完善性？表示不完善性有哪几个物理量？8 什么是稳定试井？9 什么是采油指数？其物理意义是什么？第三章多井干扰理论1 什么叫多井干扰？2 在多井干扰情况下确定地层中压力重新分布的原则是什么3 写岀势的叠加原则的数学表达式。

4 等产量的一源一汇和等产量的两汇各自存在的特殊现象是什么5 什么是镜象反映法？遵循的原则是什么？6 什么是水电相似原理？7 什么是等值渗流阻力法？8 分别写岀等值渗流阻力法中内阻和外阻的表达式。

第四章弱可压缩液体的不稳定渗流1什么是不稳定渗流？在什么条件下发生？2在不稳定渗条件下，压力波是如何传播的？3不稳定渗流的渗流基本微分方程是什么？属于哪一类数理方程？4什么是导压系数？其物理意义是什么？5 什么是压缩系数和综合压缩系数？其物理意义是什么？6 写出无限大地层中定产条件下井底的压力分布公式。

7 什么是不稳定试井？8 常规不稳定试井分析方法包括哪几种方法？9 实测压力恢复曲线与理论曲线产生偏差的原因是什么？10线源解的定解条件是什么？11不稳定试井可进行哪些探边测试？12现代试井分析方法与常规试井分析方法相比有哪些优点？13常见的试井分析模型有哪几种？14试井理论图版由哪几组曲线组成？第五章油水两相渗流的理论基础第六章油气两相渗流（溶解气驱动）1 、发生溶解气驱动的条件是什么？2、什么是生产油气比？其变化规律是什么？3、什么是H函数？其物理意义是什么？4、如何计算H函数？5、什么是逐次替代法？第七章天然气的渗流1.天然气的标准状态是什么？2•什么是理想气体和真实气体?3. 什么是压缩因子？其物理意义是什么？4. 什么是拟压力函数？5. 描述天然气渗流有哪几种形式？6. 为什么气井的井底压力常采用折算的方法求得？第八章 液体在双重孔隙介质中渗流的理论基础双重孔隙介质渗流的特点是什么 ？ 什么是窜流量？ 双重孔隙介质渗流的特征方程是什么 ？ 双重孔隙介质压力恢复曲线有何特点 ？ 与均质介质相比，双重孔隙介质渗流的基本微分方程有什么特点第九章 非牛顿液体的渗流什么是物体的流变性？ 如何在流变曲线上区分牛顿液体和非牛顿液体？ 说明视粘度的定义。

渗流力学知识点总结一、渗流基本理论1.渗流的基本概念渗流是指流体在多孔介质中的流动现象。

多孔介质是由孔隙和固体颗粒组成的介质，流体可以通过孔隙和固体颗粒之间的空隙进行流动。

渗流现象在自然界和工程领域都有着广泛的应用，如地下水的运移、石油的开采、地下储层的注水等。

2.渗透性与渗透率渗透性是指单位压力下单位面积介质对流体的渗透能力，通常用渗透率来描述。

渗透率是介质内渗流速度与流体粘滞力之比。

一般来说，渗透性越大，渗透率越高，介质对流体的渗透能力越强。

3.渗透压力与渗透率渗透压力是指多孔介质内部由于孔隙中流体分布不均匀而产生的压力。

渗透压力的大小与介质的孔隙结构、流体的性质、地下水位等因素有关，它是影响渗流速度和方向的重要因素。

4.达西定律达西定律是描述渗透性与渗流速度之间关系的定律，它指出在流体粘滞力不考虑的条件下，渗透速度与渗透压力成正比，与渗透率成反比。

达西定律为渗流理论研究提供了重要的基础。

二、多孔介质渗流规律1.多孔介质的渗流特性多孔介质是由孔隙和固体颗粒组成的介质，它具有复杂的微观结构和介质性质。

渗流在多孔介质中受到许多因素的影响，如介质的孔隙度、渗透率、渗透性等，这些因素决定了渗流规律的复杂性和多样性。

2.渗流方程渗流方程是描述多孔介质中流体运移规律的方程，它通常由渗流方程和质量守恒方程两部分组成。

渗流方程描述了流体在多孔介质中的流动规律，它是渗流力学研究的核心内容。

3.多孔介质的稳定性多孔介质中的渗流现象可能受到介质本身的稳定性限制。

孔隙结构、流体的性质以及渗透压力等因素都会影响介质的稳定性，这对渗流速度和方向产生重要影响。

4.非均质多孔介质中的渗流非均质多孔介质中的渗流现象通常较为复杂，其渗透率、孔隙度、渗透性等参数都可能在空间上呈现非均匀性。

对非均质多孔介质中渗流规律的研究对于实际工程应用具有重要意义。

三、非线性渗流1.非线性渗流模型非线性渗流模型是描述介质非线性渗流现象的数学模型。

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。

《渗流力学》课程学习指南第一章渗流的基础知识和基本定律一、学习内容简介油气储集层；渗流的基本概念；渗流过程的力学分析及油藏驱动方式；线性渗流和非线性渗流。

二、学习目标全面掌握渗流力学的基本概念和基本定律，了解本课程的学习目的，为今后的学习打下基础。

三、学习基本要求1．了解油气储集层的理论及实际结构，渗流过程的力学分析及油藏驱动方式，非达西渗流的两种形式；2．掌握孔隙结构的概念和油气储集层的特点，渗流的基本几何形式，渗流速度和压力的概念，掌握达西定律的应用及其范围。

四、重点和难点重点：油气储集层的特点，渗流速度的概念，折算压力在计算中的应用，达西定律和单位制，达西定律的适用条件。

难点：油气储集层的特点，渗流速度和真实渗流速度的概念及关系，换算折算压力，达西定律的适用条件。

五、学习方法推荐结合油层物理，大学物理和课堂例题学习。

第二章单相液体的稳定渗流一、学习内容简介渗流数学模型的建立；单相液体稳定渗流数学模型的解；井的不完善性；稳定试井。

二、学习目标能够建立单相液体稳定渗流基本微分方程；能根据基本微分方程推导流量与产量公式；了解井的不完善性和稳定试井的知识。

三、学习基本要求1．了解渗流力学研究问题方法，井的不完善性的分类，稳定试井可解决的问题；2．掌握渗流力学模型要素及建立过程，平面单向流模型，平面平面单向流、径向流压力分布公式的推导，流量公式的推导和应用，加权法求地层平均压力，稳定试井的概念。

四、学习重点和难点重点：微分法导出渗流数学模型，平面单向流、径向流模型压力分布和流量公式，流场图的含义，面积加权法求地层平均压力，表皮系数、采油指数、指示曲线的概念。

难点：微分法导出渗流数学模型，平面径向流压力分布特点，流量公式的推导，表皮系数的意义。

（四）学习方法推荐联系高等数学的知识与结合例题学习。

第三章多井干扰理论一、学习内容简介多井干扰现象的物理过程；势的叠加原则；镜像反映法及边界效应；等值渗流阻力法；复变函数理论在渗流力学中的应用。

渗流力的名词解释渗流力是描述液体或气体在多孔介质中传递的力的物理概念。

它指的是介质内部的微观过程，具体指示了流体在多孔介质中移动或渗透时所受到的阻力或驱动力。

渗流力是研究渗流现象，如地下水、石油和气体运移，以及土壤和岩石中的水分和气体传递的重要理论基础。

渗流力与迁移速度、环境介质性质、多孔介质的几何和物理特征等因素密切相关。

在描述渗流力时，常用到的概念是渗透力和阻力。

渗透力是指促使流体进入介质内的力，也可以看作是压力的梯度。

它是由流体在多孔介质中运动引起的压力差所造成的，是渗透过程的驱动力。

渗透力的大小取决于流体与介质之间的相互作用，如流体的黏性、密度和温度等因素。

阻力则是渗透过程中所受到的阻碍因素，可以分为内部阻力和外部阻力。

内部阻力主要由于多孔介质中的摩擦力和分子间碰撞引起，其大小与介质的孔隙度、孔径和渗透率有关。

外部阻力则是介质外部的一些条件和限制，如边界条件、重力、表面张力等。

阻力的存在会降低渗流速度，因此对于渗透过程的研究和理解，阻力也是不可忽视的因素。

渗透力和阻力的平衡决定了渗流力的大小和方向，它们是渗流过程中的相互制约和相互作用的结果。

如果渗透力大于阻力，流体将会流向压力较小的方向，形成渗流。

而当阻力大于渗透力时，流体向外侧或其他方向移动的趋势将会受到抑制。

在实际应用中，渗流力的研究对于理解和预测地下水、油气田的开发和管理具有重要意义。

通过对渗流力的分析，可以评估多孔介质中的流动性、介质的渗透性和孔隙度等参数，并进一步推测流体在其内部的分布和迁移路径。

这对于地下水资源的管理、石油和天然气的开采、环境污染的修复等具有实际的指导意义。

总而言之，渗流力是描述多孔介质中流体移动的概念，由渗透力和阻力所决定。

通过对渗透力和阻力的分析，可以深入理解渗透过程中的相互作用和制约关系，进一步推测流体在多孔介质中的传递和迁移。

对于地下水、石油和气体运移等领域的研究，渗流力的名词解释具有重要的物理意义和理论价值。

流体力学讲义第十二章渗流第十二章渗流概述一、概念1.渗流（Seepage Flow）：是指流体在孔隙介质中的流动。

2.地下水流动：在土建工程中，渗流主要是指水在地表以下的土壤和岩石层中的流动，简称为地下水流动。

判断：地下水的流动与明渠流都是具有自由液面的流动。

错二、渗流理论的应用1.生产建设部门；如水利、化工、地质、采掘等部门。

2.土建方面的应用给水方面排灌工程方面水工建筑物建筑施工方面三、渗流问题确定渗流量：如确定通过闸坝地基或井等的渗流流量。

确定渗流浸润线的位置：如确定土坝坝体内的浸润线以及从井中抽水所形成的地下水面线的位置。

确定渗流压力：如确定渗流作用于闸坝底面上的压力。

估计渗流对土壤的破坏作用：计算渗流流速，估计发生渗流破坏的可能性，以便采取防止渗流破坏的措施。

四、土壤的水力特性不均匀系数：（12-1）式中：d60，d10——土壤颗粒经过筛分时分别有60%，10%重的颗粒能通过筛孔直径。

孔隙率n：是指单位总体积中孔隙所占的体积，。

沙质土：n=0.35~0.45；天然粘土、淤泥：n=0.4-0.6。

1.透水性透水性（hydraulic permeability）：是指土或岩石允许水透过本身的性能。

通常用渗透系数k来衡量，k值越大，表示透水性能越强。

均质土壤（homogeneous soil）：是指渗流中在同一方向上各处透水性能都一样的土壤。

非均质土壤（heterogeneous soil）：是指渗流中在同一方向上各处透水性能不一样的土壤。

1各向同性土壤（isotropic soil）：是指各个方向透水性都一样的土壤。

各向异性土壤（anisotropic soil）：是指各个方向透水性不一样的土壤。

2.容水度容水度（storativity）：是指土壤能容纳的最大水体积与土壤总体积之比，数值与土壤孔隙率相等。

3.持水度持水度（retention capacity）：是指在重力作用下仍能保持的水体积与土的总体积之比。