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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。
《渗流力学》课程教学大纲课程编号： 020092080总学时及其分配：48；理论课48学时。
学分数：3适用专业：采矿工程专业（煤及煤层气工程方向）任课学院、系部：能源学院一、课程简介“渗流力学”是流体力学的一个分支，是研究流体在多孔介质中流动规律的一门学科。
本课程讲述的内容是“渗流力学”中的一个分支-地下渗流部分。
专门研究地下水、气及其混合物在地层中的流动规律。
本课程是油气田勘探与开采的理论基础，是采矿工程专业煤层气开采方向的专业基础课和核心课，同时也是地质勘查专业、安全工程专业的专业基础课。
学习该课程的目的，是把它作为认识煤层气藏、改造煤层气储层藏的工具，作为煤层气储层开发设计、动态分析、煤层气井开采、增产工艺、反求地层参数、提高采收率等的理论基础。
因此，它是采矿工程煤层气方向的主干专业基础课之一，是进一步学好《采气工程》、《煤层气试井理论与技术》的关键课之一，该门课的目的是让学生了解油气在储层中渗流的基本规律及研究油气在储层中渗流的基本方法。
二、课程教学的目标本课程是采矿工程专业煤层气方向本科学生的一门专业基础课和核心课，目的是通过各个教学环节使学生掌握油、气、水在地下流动规律，以及研究流体渗流规律的基本方法。
明确这些理论是油气田开发、煤层气开发、瓦斯抽采，提高油气采收率、瓦斯抽采效等的理论基础，为学好专业课和解决有关地下油、气、水的渗流问题打好基础。
本课程的任务是使学生能掌握渗流力学基础概念、基本理论及解决渗流问题的基本技能。
三、课程教学的基本内容及教学安排1. 绪论（3学时）知识要点：渗流力学的基本任务、研究方法、相关研究方向和国内外发展动态及一些与本学科相关的基本概念。
目标要求：了解渗流力学在石油天然气开发、瓦斯抽采、地下水流动中的重要性，知道如何学好渗流力学。
2. 第一章渗流的基本概念和基本规律（8学时）知识要点：知道油气藏及其简化，多孔介质及连续介质，渗流过程中的力学分析及驱动类型，渗流的基本规律和渗流方式，非线性渗流规律，低速下的渗流规律，两相渗流规律等基本概念。
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。
《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。
二、学习目标能够运用叠加原理，镜像反映法，进行特殊边界附近的井或井排压力和产量计算；等值渗流阻力法计算井排压力和产量计算，了解复变函数在渗流力学中的应用。
三、学习基本要求1．了解复变函数理论在渗流力学中的应用；2．理解多井干扰的物理过程，等值渗流阻力法的原理；3．掌握势的定义，势的叠加原则的应用，用势的叠加原则推导等势线方程、产量公式的方法，用镜像反映法研究边界对渗流的影响的方法，等值渗流阻力法的应用条件、计算步骤。
四、重点和难点重点：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。
难点：复变函数理论在渗流力学中的应用。
五、学习方法推荐预习上一章内容，结合例题学习。
第四章弱可压缩液体的不稳定渗流一、学习内容简介弱可压缩液体在弹性多孔介质中不稳定渗流的物理过程；不稳定渗流的基本微分方程；无界地层定产条件下微分方程的解；有界地层定产条件下微分方程的解；多井干扰；常规不稳定试井分析方法；典型曲线拟合的试井分析方法。
二、学习目标理解不稳定渗流的物理过程，掌握基本微分方程的建立过程和定产条件下不同压力传播期的解，会求多井干扰时任一点的压力值，熟悉常规不稳定试井与现代不稳定试井的原理和方法。
三、学习基本要求1．了解定产条件下不稳定晚期压力，试井解释的发展史，曲线拟合方法的基本步骤；2．熟悉不稳定渗流的物理过程，压力恢复试井法；3．掌握弱可压缩流体数学模型的推导，无界地层定产条件下微分方程的解和拟稳定期的压力分布公式、平均地层压力公式的推导，多井工作时任一点的压力公式，实测压力恢复曲线的影响因素，掌握利用探边测试，压力降落试井法，试井解释的基本概念。
四、重点和难点重点：弱可压缩液体在弹性多孔介质中不稳定渗流的物理过程；不稳定渗流的基本微分方程；无界地层定产条件下微分方程的解；多井干扰。
难点：无界地层定产条件下微分方程的解；有界地层定产条件下微分方程的解。
五、学习方法推荐课堂理论学习与习题讨论相结合，并联系相关的高等数学和大学物理知识学习。
第五章油水两相渗流的理论基础一、学习内容简介影响水驱油非活塞性的因素；等饱和度平面移动的基本微分方程；平面单向流等饱和度平面移动方程的应用；平面单向流两相混合带的压力；平面径向流等饱和度平面移动方程的应用。
二、学习目标理解油水两相渗流的概念和规律，能够建立油水两相基本微分方程，确定前缘含水饱和度和平均含水饱和度，确定排液道见水时间，确定两相混合带的压力分布。
三、学习基本要求了解影响水驱油非活塞性的因素；掌握等饱和度平面移动的基本微分方程建立，分流方程式的推导，饱和度分布公式的推导及曲线，确定前缘含水饱和度和平均含水饱和度的方法，确定排液道见水时间的方法，两相混合带的压力分布。
四、重点和难点重点：影响水驱油非活塞性的因素，分流方程式的推导，饱和度分布公式的推导及曲线，确定前缘含水饱和度和平均含水饱和度的方法。
难点：Buchkey-Leverett方程的推导，确定前缘含水饱和度和平均含水饱和度的方法。
五、学习方法推荐联系油层物理的有关知识与例题学习。
第六章油气两相渗流一、学习内容简介混气液体渗流的物理过程；混气液体渗流的基本微分方程；混气液体的稳定渗流。
二、学习目标使学生掌握油气两相渗流的基本规律；能够建立和简化基本微分方程，并用其确定油层参数。
三、学习基本要求理解混气液体渗流的物理过程；掌握混气液体渗流的基本微分方程的推导，计算赫氏函数的方法。
四、学习重点和难点重点：混气液体渗流的基本微分方程的推导，计算赫氏函数的方法，获得压力、饱和度及生产油气比的近似方法。
难点：计算赫氏函数的方法，混气液体渗流的物理过程。
五、学习方法推荐结合油层物理的知识进行学习。
第七章天然气渗流一、学习内容简介天然气渗流的基本微分方程；天然气的稳定渗流；天然气的稳定试井；天然气的不稳定试井。
二、学习目标能够建立油气基本微分方程，会利用基本微分方程的解确定油层参数。
三、学习基本要求掌握气体微分方程的推导，气体渗流的规律，气体试井资料的处理方法；了解天然气井不稳定试井。
四、教学重点和难点重点：天然气渗流的基本微分方程；天然气的稳定渗流；天然气的稳定试井。
难点：天然气渗流的基本微分方程。
五、学习方法推荐与单相液体的知识对照学习。
第八章流体在双重介质中渗流的理论基础一、学习内容简介双重孔隙介质渗流基本微分方程；无界地层定产条件下微分方程的解；双重孔隙介质地层的不稳定试井。
二、学习目标使学生掌握流体在双重孔隙介质中渗流的基本知识，为今后更高层次的学习打好基础。
三、学习基本要求掌握液体在双重孔隙介质中渗流的基本概念，基本微分方程，窜流方程；了解双重介质中的渗流理论在不稳定试井的应用方法。
四、教学重点和难点重点：双重孔隙介质渗流基本微分方程；无界地层定产条件下微分方程的解。
难点：双重孔隙介质地层的不稳定试井。
五、学习方法推荐课堂理论学习与习题讨论相结合。
第九章非牛顿液体的渗流一、学习内容简介流变性的基本概念；非牛顿液体的分类；非牛顿流体的渗流二、学习目标使学生掌握非牛顿液体的概念及分类，为今后的学习专业课打下基础。
三、学习基本要求理解流变性的基本概念；掌握非牛顿液体的分类；了解建立非牛顿液体在多孔介质中的渗流方程式的建立方法。
四、教学重点和难点重点：非牛顿液体的分类；非牛顿液体在多孔介质中的渗流方程式的建立方法。
难点：非牛顿液体在多孔介质中渗流方程的建立方法。
五、学习方法推荐课堂理论学习与习题讨论相结合。
《渗流力学》实验学习指南实验一：不可压缩液体的单向流稳定渗流一、学习内容简介通过不可压缩液体的单向稳定渗流的实验，掌握达西定律，直观地观察到单向流的压力分布形式和渗流面积和压差之间的关系。
二、学习目标通过实验验证达西定律。
三、学习基本要求掌握达西定律，了解达西定律的适用条件。
在做实验过程中注意观察压力分布特点，掌握达西公式中各物理量的意义和单位。
四、教学重点和难点重点：达西定律难点：控制装置的流量五、学习方法推荐了解稳定渗流的定义，了解实验装置的作用实验二：不可压缩液体的平面径向流稳定渗流一、学习内容简介通过不可压缩液体的平面径向稳定渗流的实验，掌握平面径向流的流量公式，观察平面径向流的压力分布形式。
二、学习目标掌握平面径向流的流量公式。
了解平面径向流的压力分布以及压力消耗的特点三、学习基本要求了解平面径向流产生的条件和渗流特点的基础上，通过实验掌握平面径向流的产量公式的应用，观察其压力传播和压力分布。
四、教学重点和难点重点：平面径向流的产量公式难点：平面径向流压力分布特点五、学习方法推荐了解稳定渗流的定义和平面径向流产生的条件，针对实际装置进一步对平面径向流的流量公式的应用，直观地了解压力分布。
实验三：单相液体不稳定渗流的压力分布一、学习内容简介该实验通过掌握单相液体的不稳定渗流理论基础上并结合实验装置，学生以小组合作的方式，进行不稳定渗流的压力分布实验，通过实验可测试无限大地层或有界地层在定产条件下的压力恢复或压力降落曲线并求解参数，并观察压力分布和压力传播。
二、学习目标观察地层一口井生产时，形成的压降漏斗的形状及过程；测绘地层中心处或边缘上一口井生产时的压力降落线（压力未传至供给边缘处）或压力恢复曲线；通过不稳定试井确定水力积分仪参数。
三、学习基本要求需要掌握镜像反映法、弱可压缩液体的不稳定渗流的物理过程、常规不稳定试井分析方法和有关油层物理的知识。
四、教学重点和难点重点：单相液体的不稳定渗流理论难点：压力恢复或压力降落是压力分布五、学习方法推荐本实验流程涉及渗流力学、油层物理等课程的知识，以培养学生实验技能、方法及综合运用各学科知识的能力。
本实验要求学生实验之前进行预习外，还必须掌握有关实验基本技能、专业基础知识。
实验四：应用微波测岩心模型含水饱和度分布一、学习内容简介该实验通过掌握油水两相渗流理论和微波在传播过程中的特点的基础上，并结合实验装置，学生以小组合作的方式，运用“HX-1型微波法测Sw装置”进行应用微波测岩心模型含水饱和度分布实验，通过实验可测得岩心不同距离的微波值并求出模型的含水饱和度，绘制模型的含水饱和度分布曲线。
观测水驱油时产生的指进现象。
二、学习目标会运用HX-1型微波法测Sw装置并测岩心不同距离的微波值，求出含水饱和度并绘制其曲线。
三、学习基本要求需要掌握油水两相渗流的理论基础和装置上特殊仪器的用途，了解影响水驱油非活塞性的因素。
四、教学重点和难点重点：油水两相渗流的理论难点：运用装置所测数据就出模型含水饱和度分布五、学习方法推荐本实验需要掌握油水两相渗流的基础知识和平面单向流等饱和度平面移动方程的应用基础上，了解微波在传播过程中的理论和波的特点。
在实验过程中会应用微测量水驱油时的人工制作的岩心模型并测绘模型的含水饱和度分布。
