油气层渗流力学第三章2

西南石油大学教案课程名称油气层渗流力学任课教师王怒涛院(系) 石油工程学院教研室石油工程教研室2010年11月18日课程表《油气层渗流力学》教学大纲一、课程基本信息1、课程英文名称：The oil and Gas Flow through Porous Media2、课程类别：专业课程基础3、课程学时：总学时46，实验学时2。

4、学分：35、先修课程：大学数学、数学物理方程、油气田开发地质、油层物理6、适用专业：石油工程、资源勘查工程7、大纲执笔：石油工程教研室（李晓平）8、大纲审批：石油工程学院学术委员会9、制定（修订）时间：2005.11二、课程的目的与任务《油气层渗流力学》课程是石油工程专业的主干课程，是地质勘探专业的专业基础课。

学习该课程的目的，是要把它作为认识油气藏、改造油气藏的工具，作为油气田开发设计、动态分析、油气井开采、增产工艺、反求地层参数、提高采收率等的理论基础。

因此，它是石油工程专业的主干专业基础课程之一，是学好石油工程其它专业课如《油藏工程》、《油藏数值模拟》、《采油工程》、《试井分析》的关键课程之一，该门课的目的是让学生了解油气在储层中的渗流基本规律以及研究油气在储层中渗流的基本方法。

其任务是，掌握油气渗流的基本概念，认识油气储层的渗流规律，学会研究油气在储层中渗流的方法，为学好其它专业课程打好理论基础。

三、课程的基本要求该课程在学习之前，要先学习有关石油地质、油层物理以及工程数学和微分方程等方面的知识理论。

学习该课程后，要求掌握油气层渗流的基本概念、基本规律和基本方法与技巧，学会研究油气在储层中渗流的方法。

重点是单相流体的流动，掌握单相稳定渗流时，各种情况下的水动力学场，井间干扰及叠加原理，单相不稳定渗流的压力传播规律、动态特征等，掌握气体渗流理论的特点及研究方法，掌握双重介质渗流的特点及研究方法。

在多相流部分，重点掌握油水两相流、非活塞式水驱油的理论和方法。

了解复杂介质的渗流特点及研究方法。

第一章渗流的基本概念和基本规律1、某井油层中部海拔-940m，油水界面海拔-1200m，地层原油密度0.85g /cm3，实测油层中部压力为9.9MPa(表压)，求折算到原始油水界面的折算压力。

解：标高z=1200-940=260m油的密度ρ=0.85g/cm3=850kg/m3Pr＝9.9×106+850×9.8×260＝12.07×106Pa＝12.07MPa则油层中部压力折算到原始油水界面的折算压力为12.07MPa。

2、某油田一口位于含油区的探井，实测油层中部原始地层压力为9MPa，油层中部海拔为-1000m；位于含水区的一口探井实测油层深部原始地层压力为1.17MPa，地层中部海拔为-1300m，原油密度0.85，地层水密度1，求该油田油水界面海拔。

解：开发初期可认为油藏各点折算压力相等。

油藏示意图如右图所示。

由，得将等已知数据代入，可得答：该油田油水界面海拔为1163m。

3、实验测定岩心渗透率，岩心半径为1cm，长度为5cm，用粘度为1的解：本题为达西定律的应用题，据达西定律可求解产量、压力、渗透率等参数。

由另可得岩心的渗透率为4、管状地层模型中通过的流量为12cm3/min，模型直径为2cm，实验液体粘度为9，。

解：渗流速度真实速度5、管状地层模型中通过的流量为12cm3/min，模型直径为2cm，实验液体粘度为9，。

解：雷诺数，所以该渗流没有破坏线性关系。

第二章油气渗流的数学模型1、渗流数学模型的一般结构是什么？用数学语言综合表达油气渗流过程中全部力学现象和物理化学现象的内在联系和运动规律的方程式（或方程组），称为“油气渗流的数学模型”。

一般结构是：(l)运动方程（所有数学模型必须包括的组成部分）。

(2)状态方程（在研究弹性可压缩的多孔介质或流体时需要包括）。

(3)质量守恒方程（又称连续性方程，它可以将描述渗流过程各个侧面的诸类方程综合联系起来，是数学模型必要的部分）。

西南石油大学教案课程名称油气层渗流力学任课教师王怒涛院(系) 石油工程学院教研室石油工程教研室2010年11月18日课程表《油气层渗流力学》教学大纲一、课程基本信息1、课程英文名称：The oil and Gas Flow through Porous Media2、课程类别：专业课程基础3、课程学时：总学时46，实验学时2。

4、学分：35、先修课程：大学数学、数学物理方程、油气田开发地质、油层物理6、适用专业：石油工程、资源勘查工程7、大纲执笔：石油工程教研室（李晓平）8、大纲审批：石油工程学院学术委员会9、制定（修订）时间：2005.11二、课程的目的与任务《油气层渗流力学》课程是石油工程专业的主干课程，是地质勘探专业的专业基础课。

学习该课程的目的，是要把它作为认识油气藏、改造油气藏的工具，作为油气田开发设计、动态分析、油气井开采、增产工艺、反求地层参数、提高采收率等的理论基础。

因此，它是石油工程专业的主干专业基础课程之一，是学好石油工程其它专业课如《油藏工程》、《油藏数值模拟》、《采油工程》、《试井分析》的关键课程之一，该门课的目的是让学生了解油气在储层中的渗流基本规律以及研究油气在储层中渗流的基本方法。

其任务是，掌握油气渗流的基本概念，认识油气储层的渗流规律，学会研究油气在储层中渗流的方法，为学好其它专业课程打好理论基础。

三、课程的基本要求该课程在学习之前，要先学习有关石油地质、油层物理以及工程数学和微分方程等方面的知识理论。

学习该课程后，要求掌握油气层渗流的基本概念、基本规律和基本方法与技巧，学会研究油气在储层中渗流的方法。

重点是单相流体的流动，掌握单相稳定渗流时，各种情况下的水动力学场，井间干扰及叠加原理，单相不稳定渗流的压力传播规律、动态特征等，掌握气体渗流理论的特点及研究方法，掌握双重介质渗流的特点及研究方法。

在多相流部分，重点掌握油水两相流、非活塞式水驱油的理论和方法。

了解复杂介质的渗流特点及研究方法。

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。