滲流力學(xué)有關(guān)概念要點(diǎn)

2023年12月18日發(fā)(作者：寫作品梗概)

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滲流力學(xué)有關(guān)概念

2.3.1 滲流力學(xué)

指專門研究流體通過各種多孔介質(zhì)滲流時的運(yùn)動形態(tài)和運(yùn)動規(guī)律的科學(xué)。它是現(xiàn)代流體力學(xué)的一個重要分支，是油藏工程、油藏數(shù)值模擬的理論基礎(chǔ)。

2.3.2 不可壓縮流體{剛性流體)

又稱為剛性流體，是指隨著壓力的變化，體積不發(fā)生彈性變'形的流體。

2.3.3 可壓縮流體(彈性流體)

又稱彈性流體，是指隨壓力的變化，體積發(fā)生彈性膨脹或收縮的流體。

2 . 3 . 4體相流體

指分布在多孔介質(zhì)孔道的中軸部分，其性質(zhì)不受界面影響的流體。

2.3.5 邊界流體

指分布在孔道壁上形成一個邊界層，其性質(zhì)受界面影響的流體。

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2.3.6 地下流體流場

指地下流體及巖石相互作用所占據(jù)的、并能在其中流動的場所或空間。

2.3.7 變形介質(zhì)

當(dāng)?shù)貙又械囊后w壓力降低時，巖石發(fā)生變形而使孔隙空間減小，滲透率降低，這種孔隙空間發(fā)生變形的多孔介質(zhì)稱為變形介質(zhì)。

2.3.8 可變滲透率地層

變形多孔介質(zhì)的滲透率不是常數(shù)，而是壓力的函數(shù)，具有這種性質(zhì)的油、氣層稱為可變滲透率地層。

2.3.9 多孔介質(zhì)

以固相介質(zhì)為骨架，含有大量互相交錯又互相分散的微小孔隙或微毛細(xì)管孔隙的介質(zhì)叫多孔介質(zhì)。油氣儲層就是多孔介質(zhì)的一種。

2.3.10 雙重孔隙介質(zhì){裂縫孔隙介質(zhì)}

又稱裂縫孔隙介質(zhì)，是指由孔隙介質(zhì)和裂縫介質(zhì)兩個水動力學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成，兩個系統(tǒng)按一定規(guī)律進(jìn)行流體交換。

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2.3.11 滲流及地下滲流

流體在多孔介質(zhì)中的流動稱為滲流。流體在地層中流動叫做地下滲流。

2.3.12 單相滲流

指在多孔介質(zhì)中只有一種流體以一種狀態(tài)參及流動。如在地層壓力高于飽和壓力條件下，油藏中的原油流動，氣藏中的氣體流動等。

2.3.13 兩相滲流及多相滲流

指在多孔介質(zhì)中有兩種流體同時參及流動叫兩相滲流，如油層中的油、水兩相流動。同時有兩種以上互不混溶的流體參及流動叫多相滲流，如油層中的油、氣、水三相流動。

2.3.14 多組分滲流

指含有多種組分的烴質(zhì)和非烴質(zhì)混合的流體在多孔介質(zhì)中的流動。

2.3.15 并行滲流

指兩種不混溶流體沿同一方向流動。

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2.3.16 交互滲流

兩種不混溶流體以相反方向流動。

2.3.17 穩(wěn)定滲流(定常流動、穩(wěn)態(tài)流動)

穩(wěn)定滲流又稱定常流動或穩(wěn)態(tài)流動，是指流體在多孔介質(zhì)中滲流時，密度和速度等物理量僅及空間有關(guān)，而不隨時間變化。一般只有在單相流體滲流時，才會發(fā)生穩(wěn)定滲流。

2.3.18 不穩(wěn)定滲流(非定常流動、非穩(wěn)態(tài)流動)

又稱非定常流動或非穩(wěn)態(tài)流動，是指流體在多孔介質(zhì)中滲流時，各物理量不僅及空間有關(guān)，而且隨時間變化。

2.3.19 擬穩(wěn)定滲流{準(zhǔn)穩(wěn)定潘流、半穩(wěn)定滲流}

油藏中各點(diǎn)的壓力隨時間呈線性降低，即以一固定下降速度降低，通常把這種流動稱為擬穩(wěn)定滲流，亦稱半穩(wěn)定滲流或準(zhǔn)穩(wěn)定滲流。

2.3.20 線性滲流及非線性滲流

流體在多孔介質(zhì)中滲流時，流體的滲流速度及壓差呈線性關(guān)系，這種滲流叫線性滲流。當(dāng)滲流速度增大到一定程度后，滲流速度和壓力梯度之間不再呈線性關(guān)系的滲流叫非線性滲流。

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2.3.21 氣體滲流

在多孔介質(zhì)中只有氣體一相參及流動。

2.3.22 氣體滑滲

指氣體在多孔介質(zhì)滲流時，在固體孔壁上的速度，不為零，存在一個"滑移"速度。當(dāng)氣體分子的平均自由行程及孔隙大小的數(shù)量級大致相當(dāng)時，"滑移"對氣體滲流有明顯影響。

2.3.23 氣體表面滲流

指易在孔隙表面吸附的氣體在孔隙表面上的流動。這種滲流影響多孔介質(zhì)滲透率的測定，用易吸附氣體測定出的滲透率比非吸附氣體或液體測定出的滲透率要高。

2.3.24 滲濾(蠕流)

均質(zhì)流體在多孔介質(zhì)中，在毛細(xì)管力或位勢作用下緩慢的流動稱滲濾。

2.3.25 點(diǎn)源及點(diǎn)匯

在滲流場中，向四周發(fā)散流線的點(diǎn)叫點(diǎn)源，如在油(氣)田上的注人井[圖2 . 2 5C a )

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從四周匯集流線的點(diǎn)叫點(diǎn)匯，如在油、氣田上的生產(chǎn)井[圖2 .

2 5C b )

2.3.26 徑向流

流體在平面上從四周向中心井點(diǎn)匯集或從中心井點(diǎn)向四周發(fā)散的流動方式稱為徑向流(圖2 . 2 6 )。

2.3.27 單向流{直線流

流線為彼此平行的直線，并且垂直于流動方向的每一個截面上各點(diǎn)滲流速度相等的滲流方式叫單向流，又稱直線流(圖2 . 2

7 )。

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2.3.28 球形徑向流(球形流)?

對塊狀底水油藏的厚油(氣)層，油(氣)井僅鉆開油(氣)層頂部，流線呈直線向中心點(diǎn)匯集，其滲流面積呈半球形，這種滲流方式叫做球形徑向流，簡稱球形流(圖2 . 2 8 )。

2.3.29 二維滲流及三維滲流

在多孔介質(zhì)中流動的流體所有質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動軌跡及物理量都及空間兩個坐標(biāo)(x?y )有關(guān)的滲流叫二維滲流，常稱平面滲流;及空間三個坐標(biāo)(x? y. z )有關(guān)的滲流叫三維滲流，也就是立體空間的滲流。球面徑向流就是一種三維流動。

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2.3.30 二維二相滲流

如果在一個地層單元中，兩相流體同時流動，并且是二維流動，這種滲流稱為二維二相滲流。溶解氣驅(qū)油藏中的油、氣向油井的滲流就是一種二維二相滲流。

2.3.31 三維三相滲流

如果在一個地層單元中，三相流體同時流動，并且是三維流動，這種滲流稱為三維三相流動。

2.3.32 這西定律、達(dá)西滲流、非這西滲流

達(dá)西定律是滲流力學(xué)的基本定律。它表示流體通過多孔介質(zhì)單位截面積時，其滲流速度及沿滲流方向上的壓力梯度成正比關(guān)系。表達(dá)式為

流體在多孔介質(zhì)中的流動符合達(dá)西定律稱達(dá)西滲流;不符合達(dá)西定律的滲流稱為非達(dá)西滲流。油氣在孔隙性儲層中的滲流就是一種達(dá)西滲流，油氣在裂縫性儲層中的滲流就是一種非達(dá)西滲流。

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2.3.33 滲流速度

指流體流量Q及多孔介質(zhì)橫截面積A i 之比，表示通過單位面積的流量。其公式為:

流體在多孔介質(zhì)中流動的滲流速度不是流體質(zhì)點(diǎn)的真實(shí)速度，因?yàn)榱黧w運(yùn)動時并非通過全部面積，而是只通過多孔介質(zhì)中孔隙面積，故真實(shí)速度應(yīng)等于總流量除以孔隙面積。因?yàn)榻橘|(zhì)面積大于孔隙面積，所以滲流速度比真實(shí)速度小。

2.3.34 流體的流度

流體在多孔介質(zhì)中流動，有效滲透率( K )及其黏度( μ )的比值叫流體的流度λ，)。如水和油的流度(λλ)。

2.3.35 流度比

流度比(M)是指驅(qū)替相(水)的流度( )及被驅(qū)替相(油)的流度9 / 22

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( λ 。)的比值。其公式為：

2.3.36 滲流的初始條件

在研究油(氣)層不穩(wěn)定滲流時，由于方程變量的解不僅是空間位置的函數(shù)，也是時間的函數(shù)，因此必須對滲流過程的開始瞬間狀況規(guī)定條件，這種條件稱為滲流的初始條件。

2.3.37 滲流的邊界條件

由于油(氣)層建立的微分方程的通解中包含許多待定系數(shù)和函數(shù)，因此必須給出一些條件來確定待定系數(shù)和函數(shù)。如果給出的條件是對所研究區(qū)域空間物理位置而言，這些條件稱為滲流的邊界條件。

2.3.38 混溶驅(qū)替

在多孔介質(zhì)中一種流體驅(qū)替另一種流體過程中，兩種流體之間發(fā)生擴(kuò)散、傳質(zhì)和互相溶解等現(xiàn)象，這種驅(qū)替稱為混溶驅(qū)替。

2.3.39 不混溶驅(qū)替

在多孔介質(zhì)中一種流體驅(qū)替另一種流體時，相互之間不發(fā)生擴(kuò)散、傳質(zhì)和互溶現(xiàn)象，這種驅(qū)替稱為不混溶驅(qū)替。例如水驅(qū)油10 / 22

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過程。

2.3.40 活塞驅(qū)替

在多孔介質(zhì)中一種流體驅(qū)替另一種流體時，兩者之間存在一個明顯的分界面，分界面像活塞一樣向前推進(jìn)，這種驅(qū)替方式稱為活塞驅(qū)替。

2.3.41 非活塞驅(qū)替

在多孔介質(zhì)中一種流體驅(qū)替另一種流體時，由于儲層微觀非質(zhì)性，以及流體性質(zhì)差異和毛細(xì)管作用的影響而出現(xiàn)兩種流體合的兩相滲流區(qū)，這種驅(qū)替方式稱為非活塞式驅(qū)替。

2.3.42 滲流封閉邊界

邊界上，邊界法線方向的流體流動速度分量等于零，這種邊界叫封閉邊界。

2.3.43 邊界效應(yīng)

在生產(chǎn)井或注人井附近往往存在各種邊界，它對滲流場的等勢線分布、流線分布和井的產(chǎn)量或注人量產(chǎn)生影響，這種影響叫邊界效應(yīng)。

2.3.44 交互竄流

在雙重介質(zhì)儲層中，由于孔隙系統(tǒng)及裂縫系統(tǒng)構(gòu)成兩個壓力11 / 22

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場，互相之間的流體要進(jìn)行交換，這種現(xiàn)象叫交互竄流。

2.3.45 交互竄流系數(shù)

指雙重介質(zhì)儲層中孔隙系統(tǒng)中的流體向裂縫中竄流能力的大小。可用下式表示

值大，表示流體從孔隙系統(tǒng)中向裂縫系統(tǒng)中竄流能力強(qiáng)。

2.3.46 流動勢{速度勢)

在滲流理論中為了便于分析問題，引用一個新參數(shù)：

2.3.47 壓力函數(shù)

又稱為赫里斯奇昂諾維奇函數(shù)，是指一個及壓力、地層流體12 / 22

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性質(zhì)有關(guān)的函數(shù)。符號為H。在拉普拉斯方程中用壓力函數(shù)差△H代替壓力差△p ，以便于得到油、氣兩相滲流時油井產(chǎn)量公式和壓力分布公式，其形式及單相液體公式相似。

2.3.48 阻力系數(shù)

指表征流體在多孔介質(zhì)滲流過程中的阻力大小。其公式如下

2.3.49 供給邊緣

油藏外圍的廣大含水區(qū)往往為天然供給水源，使壓力保持不變，這個能量供給前緣稱為油藏的供給邊緣。在油田開采過程中，許多油井同時生產(chǎn)，每一口油井的周圍都自然地劃分出大小不同的供油面積，其邊緣稱為油井的供給邊緣。

2.3.50 壓降漏斗

在平面徑向流時，由于井的投產(chǎn)造成地層壓力下降，從井壁13 / 22

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到供給邊緣，壓力下降幅度逐漸減小，其壓降面為漏斗狀的曲面，稱為壓降漏斗(圖2 . 2 9 )。

2.3.51 壓力疊加原理

油層中任何一點(diǎn)的壓力變化都等于各井在該點(diǎn)上引起的壓力變化的總和(圖2 . 3 0 ) 。圈中A點(diǎn)的壓降等于三口井壓降之和，△PA = △ P l十△ρ 2十△ P 3

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2.3.52 黏性指進(jìn)

當(dāng)一相流體驅(qū)替及其不混溶的另一相流體時，由于兩相流體黏度的差異，造成驅(qū)替相流體在兩相接觸處呈分散液束，像手指狀向前推進(jìn)，叫黏性指進(jìn)。

2.3.53 前沿不穩(wěn)定性

在多孔介質(zhì)中兩種流體非混相驅(qū)替時，驅(qū)替前沿出現(xiàn)黏性指進(jìn)現(xiàn)象，因而使驅(qū)替前沿不能形成平滑的分界面，這種現(xiàn)象稱為前沿不穩(wěn)定性。

2.3.54飽和度間斷{飽和度躍變}

在多孔介質(zhì)非混相非穩(wěn)態(tài)兩相驅(qū)替滲流過程中，由于毛管力的影響，在驅(qū)替前沿處出現(xiàn)驅(qū)替相飽和度雙值或三值狀況，這說明飽和度的分布在前沿處發(fā)生了不連續(xù)或"躍變"，這種現(xiàn)象稱為飽和度間斷，也稱為飽和度躍變。

2.3.55 流管分析法

指研究滲流的一種模擬方法。此法將多孔介質(zhì)中的流體運(yùn)移為流管束中的流動來處理。這種方法只用于中、低孔隙度多孔質(zhì)的滲流研究。

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2.3.56 匯源反映法

指用來解決直線供給邊緣這種類型的邊界對滲濾規(guī)律的影響問題的一種方法。油井靠近直線供給邊緣時，由于這種邊界的影響，流體向油井滲濾的規(guī)律跟流體向無限大地層中單獨(dú)一個點(diǎn)匯濾時的規(guī)律不一樣，但眼無限大地層中存在等產(chǎn)量的一源一匯(一口注人井和一口生產(chǎn)井)時的滲濾規(guī)律相同。因此，可以想以直線供給邊緣為鏡面，在鏡面的另一側(cè)反映出一口油井的鏡，即一個跟點(diǎn)匯產(chǎn)量相等的假想點(diǎn)源。這樣，可以把井靠近直線供給邊緣的滲流問題化成無限大地層中存在等產(chǎn)量的一源一匯的滲流問題，從而求出油井的產(chǎn)量和地層中壓力分布公式，這種方法叫匯源反映法。

2.3.57 有限差分法{差分法}

也稱差分法，是指以差商來近似地代替偏導(dǎo)數(shù)，從而以差分方程代替微分方程。這種方法適用于單相滲流、多相滲流、單組分流動、多組分流動、一維流動、多維流動問題的處理，是一種比較成功和有效的方法。

2.3.58 導(dǎo)壓系數(shù)

指壓縮性液體在彈性多孔介質(zhì)中進(jìn)行不穩(wěn)定滲流時，表示壓力傳遞快慢的一個參數(shù)。單位為c m2/ s .并以希臘字母

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2.3.59 分流線

流體流向兩個點(diǎn)匯(生產(chǎn)井)時，在兩個點(diǎn)匯之間存在一條將滲流左右分開的流線，稱為分流線(圖2 . 31 ) 。

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2.3.60 主流線

連接注水井及采油井中心點(diǎn)的流線稱為主流線。主流線上質(zhì)點(diǎn)的流速比其他流線上的質(zhì)點(diǎn)流速要快(圖2 . 3 2 )。

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2.3.61 平衡點(diǎn)

兩口生產(chǎn)井的分流線上滲流速度等于零的點(diǎn)稱平衡點(diǎn)(圖2 .

3 1中N點(diǎn))。在平衡點(diǎn)附近形成死油區(qū)。

2.3.62 滲流雷諾數(shù)

指用來判別滲流是否符合達(dá)西滲流定律的準(zhǔn)數(shù)。

式中 v一滲流速度，cm/s;

K一一滲透率，D;

μ 一一黏度，o. 1Pa ? S;

F一一密度，g / c m 3

一一孔隙度，小數(shù)

臨界雷諾數(shù)值為0 . 2 ~ 0 . 3 。當(dāng)N p o 小于臨界雷諾數(shù)時，滲流符合達(dá)西定律;N p o 大于l臨界雷諾數(shù)時滲流不符合達(dá)西定律。

2.3.63 滲流指數(shù)及滲流系數(shù){比例系數(shù)}

指用來判別滲流流量及壓力梯度是否呈線性關(guān)系的指數(shù)方程，即Q=C C d p / dL)n，式中指數(shù)n 稱為滲濾指數(shù)。n 在O .

5~1 之間變化。當(dāng)n = l時，滲流流量及壓力梯度呈線性關(guān)系，19 / 22

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流體滲流是線性滲流;當(dāng)0 . 5

2.3.64 滲流狀態(tài)方程

及滲流有關(guān)的物質(zhì)(多孔介質(zhì)、流體)都具有彈性，因而在滲流過程中，其狀態(tài)不斷發(fā)生變化，物質(zhì)的力學(xué)性質(zhì)也發(fā)生變化。描述這種由于彈性而引起力學(xué)性質(zhì)隨狀態(tài)而變化的方程叫滲流狀態(tài)方程。

2.3.65 分流量方程

萊弗里特C L e v e r e t t )于1 9 4 1年推導(dǎo)出的一個方程。它表示

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2.3.66 前緣推進(jìn)方程

1 9 4 2 年由巴克利和萊弗里特C B u c k l e y 和L e v e r e

t t )提出的一個方程。它表示某一固定不變的驅(qū)替液飽和度(S w)面的推進(jìn)速度，相當(dāng)于總流速乘以流束組成的由于驅(qū)替液飽和度微小改變所引起的變化率。其方程為

2.3.67 威爾杰方程

指1 9 5 2 年由威爾杰C W e l g e )推導(dǎo)出的一個方程。它反映了系統(tǒng)中驅(qū)替流體的平均飽和度及該系統(tǒng)采出端飽和度相關(guān)的關(guān)系。其方程為:

2.3.68 啟動壓力梯度

指流體在低滲透多孔介質(zhì)中發(fā)生滲流的最小壓力梯度。

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2.3.69 擬啟動壓力梯度

指實(shí)驗(yàn)室測定的流體在低滲透多孔介質(zhì)中的滲流曲線經(jīng)過線性回歸后及壓力梯度軸的交點(diǎn)。它綜合反應(yīng)了滲流偏離達(dá)西定律的程度和流體在低滲透多孔介質(zhì)中的滲流特征。

2.3.70 界面分子力

指固體表面及液體之間的表面分子力。

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