瓦斯渗流理论

瓦斯渗流影响因素文献综述

1引言

煤炭是我国的主体能源，在一次能源结构中占70%左右。在未来相当长时期内，煤炭作为主体能源的地位不会改变。煤炭工业是关系国家经济命脉和能源安全的重要基础产业【1】。煤炭形成过程中会伴生大量以甲烷为主的烃类气体，俗称瓦斯或煤层气。瓦斯的形成、存储和释放一直伴随着整个成煤过程。在漫长的地质年代中，随着含煤地层经受各种构造运动，至今已有大部分瓦斯逸散到大气中，仅有部分还保留在煤层和岩层中。

一方面，井下瓦斯灾害是煤矿生产过程中的最严重灾害之一；另一方面，煤层气又是一种清洁能源。我国煤层气资源很丰富，是我国重要的接替能源之一，并且合理开发煤层气资源可以从根本上消除除煤矿瓦斯灾害隐患。众所周知，煤是孔隙-裂隙双重介质，与煤伴生共存的瓦斯以吸收、吸附和游离状态赋存于煤层中。影响煤层瓦斯运移和富集的主控因素主要为所在区域的煤岩性质、煤系地层的地球物理场及地质构造。 采矿活动虽不会改变所在区域的煤岩性质和地质构造格局，但必然会引起局部地球物理场发生变化， 从而导致煤层中本已平衡的瓦斯再次发生迁移和重新分布。然而瓦斯在煤体中的再次运移和重新分布也是井下发生瓦斯灾害特别是瓦斯动力灾害的根本原因。

渗流是指流体在多孔介质内的流动。含

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 ..................................................................................

建立了低渗透非达西渗流带Stefan条件的动边界模型并且将动边界问题理论解的存在性转化为某一积分变换的不动点问题;然后提出几个重要命题,最后利用不动点定理和极值原理进行证明,这几个命题为证明模型理论解的存在惟一性,并进一步讨论模型数值解奠定了基础.

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1 8

第l 2期

N .2 O 1

宜宾学院学报

Junl f ii U ie i ora o bn n r t Y v sy

低渗透非达西渗流动边界模型理论解的几个命题胡其华， 勤2殷(. 1宜宾学院数学系，四川宜宾 64 0;. 4 0 7 2营山县老林中学，四川营山 670 3 40)

摘要：建立了低渗透非达西渗流带 Se n条件的动边界模型并且将动边界问题理论解的存在性转化为某一积分变换的不动点问题； ta f然后提出几个重要命题，最后利用不动点定理和极值原理进行证明，这几个命题为证明模型理论解的存在惟一性，并进一步讨论模型数值解奠定了基础.关键词：迭西渗流；边界问题；动点定理；值原理非动不极

中图分类号： 7 . O158

文献标识码： A

文章编号：6 1 35(07)2— 0 8— 3 17—56 20 l 0 1 0

低渗透油田开发过程中的渗流计算与模拟是当前石油开发 ()得到带

第十二章 渗 流

流体在孔隙介质中的运动称为渗流。流体包括水、石油、天然气等。孔隙介质是指由颗粒或碎块材料组成的内部包含许多互相连通的孔隙和裂隙的物质。常见的孔隙介质包括土壤、岩层等多孔介质和裂隙介质。有些水工建筑物本身就是由孔隙介质构成的，如土坝、河堤等。

研究渗流的运动规律及其工程应用的一门科学便是渗流力学。在水利工程中，渗流主要是指水在地表以下土壤或岩层孔隙中的运动，这种渗流也称为地下水运动。研究地下水流动规律的学科常称为地下水动力学，是渗流力学的一个分支。

在社会的许多部门都会遇到渗流问题。例如，石油开采中油井的布设，水文地质方面地下水资源的探测，采矿、化工等。在水利部门常见的渗流问题有以下几方面：

（1）经过挡水建筑物的渗流，如土坝、围堰等。 （2）水工建筑物地基中的渗流。

（3）集水建筑物的渗流，井、排水沟、廊道等。 （4）水库及河渠的渗流。

上述几方面的渗流问题，就其水力学内容来说，归纳起来不外乎是要求解决以下几方面的问题：（1）确定渗流量；（2）确定浸润线位置；（3）确定渗流压力；（4）估计渗流对土壤的破坏作用。

第一节 渗流的基本概念

渗流既是水在土壤孔隙中的流动，其运动规律当然与土壤和水的特性有关。

一、 土壤的分类

绪论

1. 渗流：流体通过多孔介质的流动。 2. 渗流力学：是流体力学的一个重要分支，同时也是流体力学与多孔介质理论、表面物理、

物理化学、固体化学、生物学、生理学等学科交叉渗透的一门边缘学科。 3. 渗流力学分为：地下流体资源开发、地球物理渗流、地下工程渗流。

第一章 第一节

1． 油气藏：油气储集的场所和流动的空间。

油气藏的作用：限制流体的运动范围，影响流体的渗流形态，同时还决定流动的边界形状，所以油气藏是渗流的重要外部条件。

2． 油气藏的类型：按圈闭形成条件的不同，分为构造油气藏、地层油气藏、岩性油气藏。

构造油气藏：是由地壳运动形成的油气藏，分为背斜油气藏、断层油气藏、刺穿接触油气藏。

地层油气藏：主要是在地层沉积作用时形成的油气藏，包括潜山油气藏、生物礁油气藏、不整合覆盖油气藏、地层超覆油气藏。

岩性油气藏：是储集层的岩性或物性发生侧向变化，形成圈闭而产生的油气藏，分为透镜状岩性油气藏、尖灭性岩性油气藏。 3． 层状油藏：往往存在与海相沉积和内陆盆地沉积当中，油层平缓、分布面积大、厚度小，

一般具有多油层、多旋回的特点。

块状油藏：灰岩或白云岩油气藏往往在有限的圈闭面积内含有很厚的沉积物，后来经过长期的溶蚀作用、白云岩化作用及构造

绪论

1. 渗流：流体通过多孔介质的流动。 2. 渗流力学：是流体力学的一个重要分支，同时也是流体力学与多孔介质理论、表面物理、

物理化学、固体化学、生物学、生理学等学科交叉渗透的一门边缘学科。 3. 渗流力学分为：地下流体资源开发、地球物理渗流、地下工程渗流。

第一章 第一节

1． 油气藏：油气储集的场所和流动的空间。

油气藏的作用：限制流体的运动范围，影响流体的渗流形态，同时还决定流动的边界形状，所以油气藏是渗流的重要外部条件。

2． 油气藏的类型：按圈闭形成条件的不同，分为构造油气藏、地层油气藏、岩性油气藏。

构造油气藏：是由地壳运动形成的油气藏，分为背斜油气藏、断层油气藏、刺穿接触油气藏。

地层油气藏：主要是在地层沉积作用时形成的油气藏，包括潜山油气藏、生物礁油气藏、不整合覆盖油气藏、地层超覆油气藏。

岩性油气藏：是储集层的岩性或物性发生侧向变化，形成圈闭而产生的油气藏，分为透镜状岩性油气藏、尖灭性岩性油气藏。 3． 层状油藏：往往存在与海相沉积和内陆盆地沉积当中，油层平缓、分布面积大、厚度小，

一般具有多油层、多旋回的特点。

块状油藏：灰岩或白云岩油气藏往往在有限的圈闭面积内含有很厚的沉积物，后来经过长期的溶蚀作用、白云岩化作用及构造

第十二章 渗 流

流体在孔隙介质中的运动称为渗流。流体包括水、石油、天然气等。孔隙介质是指由颗粒或碎块材料组成的内部包含许多互相连通的孔隙和裂隙的物质。常见的孔隙介质包括土壤、岩层等多孔介质和裂隙介质。有些水工建筑物本身就是由孔隙介质构成的，如土坝、河堤等。

研究渗流的运动规律及其工程应用的一门科学便是渗流力学。在水利工程中，渗流主要是指水在地表以下土壤或岩层孔隙中的运动，这种渗流也称为地下水运动。研究地下水流动规律的学科常称为地下水动力学，是渗流力学的一个分支。

在社会的许多部门都会遇到渗流问题。例如，石油开采中油井的布设，水文地质方面地下水资源的探测，采矿、化工等。在水利部门常见的渗流问题有以下几方面：

（1）经过挡水建筑物的渗流，如土坝、围堰等。 （2）水工建筑物地基中的渗流。

（3）集水建筑物的渗流，井、排水沟、廊道等。 （4）水库及河渠的渗流。

上述几方面的渗流问题，就其水力学内容来说，归纳起来不外乎是要求解决以下几方面的问题：（1）确定渗流量；（2）确定浸润线位置；（3）确定渗流压力；（4）估计渗流对土壤的破坏作用。

第一节 渗流的基本概念

渗流既是水在土壤孔隙中的流动，其运动规律当然与土壤和水的特性有关。

一、 土壤的分类

程林松 渗流力学习题集

第一章 油气渗流基本定律和渗流数学模型

一、基本概念

1、何谓多孔介质？在油气层中，分哪几类？

2、什么叫渗流、渗流力学、油气层渗流研究对象是什么？ 3、现阶段油气渗流力学的研究特征是什么？ 4、什么叫含油边缘和计算含油边缘？

5、何为开敞式和封闭式油藏？区别是什么？

6、什么叫折算压力？怎样求地层中某一点折算压力？ 7、什么叫地层压力系数和压力梯度曲线？

8、常见的驱油能量有哪些？有哪些最基本驱动方式？

9、何为渗流速度？为什么要引入它？它与流体质点的真实速度的区别何在？ 10、什么叫线性渗流定律、其物理意义是什么？怎样确定其适用范围？ 11、岩石渗透率的物理意义和单位是什么？各种单位制之间有什么联系？ 12、何谓非线性渗流的指数式？其物理意义是什么？

13、何谓非线性渗流的二项式？其物理意义是什么？它与指数式有何区别和联系？ 14、什么叫流压和静压？

15、什么叫渗流数学模型？其一般构成是什么？

16、建立渗流微分方程应从哪几个方面考虑？分几个步骤进行？

17、简述分别用积分法

第一章 渗流的基本规律

【1-1】一圆柱岩样D?6cm，L?10cm，K?2?m2，??0.2，油样沿轴向流过岩样，?0?4mPa?s，密度为800kg/m3，入口端压力为pe?0.3MPa，出口端压力为

pw?0.2MPa。

求：(1) 每分钟渗过的液量？ (2) 求雷诺数Re。

(3) 求粘度?w?162mPa?s、密度?=1000kg/m3的水通过岩样是的雷诺数(其余条件不变)。

【解】(1) 由达西定律知

AK?p??(6?10?2)22?10?12?(0.3?0.2)?106Q?qt??t???60?84.82cm3/min ?3?L44?10?0.1 (2) v?q84.82/60?4??5?10m /s2A??6/4Re?42?10?3?vK?3/2?042?10?3?800?5?10?4?2??0.009 3/20.2?442?10?3?1000?1.2?10?5?2?6(3) Re? ?6.8?103/20.2?162【1-2】设液体通过直径D?10cm，长L?30cm的砂管，已知??0.2，

?0?0.65mPa?s，?p?0.7MPa，Swc?0.3，K0?0.2?m2，求产量Q、渗流速度v和

真实渗流

渗流力学

油气层渗流力学

第一章 渗流的基本概念和基本规律

渗流力学

主要内容§1.1 §1.2 §1.3 §1.4 §1.5 §1.6 油气储集层及其简化 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 流体低速下的渗流规律 两相渗流规律

渗流力学

一、重点： 重点： 与油藏有关的压力概念

二、难点 渗流过程中的压力分析

渗流力学

§1.1 油气储集层及其简化一、油气储集层 油气层是油气储集的场所和空间。储集层限制流 体运动的范围，也影响着流体运动的形态，同时还决 定流动边界形状。所以，油气储集层是流体渗流的重 要外部条件。

渗流力学

§1.1 油气储集层及其简化气顶 边水 底水气 油

油气分界面 含气边缘 油水分界面 含油外、 内缘 计算含油边缘 开敞式油藏 供给边界 定压边界 封闭式油藏 封闭边界

水

油层外部形状及简化示意图

渗流力学

联络测线380地震剖面 地震剖面 联络测线

渗流力学

CCFY(Parm) CCFY(Parm)反演技术

CCFY波阻抗反演剖面 CCFY波阻抗反演剖面

渗流力学

高精度三维反演— 高精度三维反演—HARI

波阻抗栅状图

渗流力学

陕北中生界低孔