高等渗流力学

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

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

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

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

1、

由题意知ΔL=10cm时：

?p?q??LKA?60/60(cm/s)*1.5(cp)*10(cm)1.5(D)*20(cm)23?0.5(atm)

?P?0.05MPa

1（2旧版）：设有一均质无限大地层中有一生产井，油井产量q=100m3/d，孔隙度=0.25，h=10m，求r=10m，100m，1000m，10000m时渗流速度和液流速度，通过计算，能看出什么? 解：A?2?rh，渗流速度v?qAq2?rhqA，液流速度w＝

v

?3

当r=10m时，

v???100/86400?1000(m/ks)2?3.14?10(m)?10(m)?0.00184m/ks?4

?0.00184?100/1000?0.000184cm/s?1.84?10cm/sw＝7.37?10?4cm/s

当r=100m时，v?1.84?10?5cm/s，w＝7.37?10?5cm/s 当r=1000m时，v?1.84?10?6cm/s，w＝7.37?10?6cm/s 当r=10000m时，v?1.84?10?7cm/s，w＝7.37?10?7cm/s 由此可以看出，离井眼越远，渗流速度以及液流速度也越小

2（4旧版）：设油层pe=12MPa，pw=10.5M

1、

由题意知ΔL=10cm 时：

3260/60(/)*1.5()*10()p 0.5()1.5()*20()

q L cm s cp cm atm KA D cm μ??=== a 05.0MP P =?

1（2旧版）：设有一均质无限大地层中有一生产井，油井产量q =100m 3/d ，孔隙度=，h =10m ，求r =10m ，100m ，1000m ，10000m 时渗流速度和液流速度，通过计算，能看出什么

解：2h A r π=，渗流速度q v A

=，液流速度w v φ＝ 当r=10m 时，34q 100/864001000(/)0.00184/22 3.1410()10()

0.00184100/10000.000184/ 1.8410/q m ks v m ks A rh m m cm s cm s

π-?====???=?==? s /cm 1037.7w 4-?＝

当r=100m 时，51.8410cm /s v -=?，s /cm 1037.7w 5-?＝

当r=1000m 时，61.8410cm /s v -=?，s /cm 1037.7w 6-?＝

当r=10000m 时，71.8410cm /s v -=?，s /cm 1037

《高等土力学》

1 什么是材料的本构关系？土的强度和应力-应变有什么联系？

材料的本构关系是反映材料的力学性质的数学表达式，表现形式一般为应力-应变-强度-时间的关系，也成为本构定律，本构方程。

土的强度是土受力变形发展的一个阶段，即在微小的应力增量作用下，土单元会发生无限大或不可控制的应变增量，它实际上是土的本构关系的一个组成部分。

2 土与金属材料的应力应变关系有什么主要区别？

金属材料符合弹性力学中的五个假定：连续性、线弹性、均匀性、各向同性和小变形。而土体应力应变与金属材料完全不同，具体表现在：

（1）土体应力应变的非线性

金属材料的应力应变在各个阶段呈线性；而由于土体是由碎散的固体颗粒组成，其变形主要是由于颗粒间的错位引起，颗粒本身的变形不是主要因素，因此在不同应力水平下由相同的应力增量引起的变形增量不同，表现出应力应变关系的非线性。

（2）土体应力应变的弹塑性

金属材料的应力应变在屈服强度以内呈线弹性特征；而土体在加载后再卸载到原有的应力状态时，其变形一般不会恢复到原来的应变状态，其中有部分应变是可恢复的，部分应变是不可恢复的塑性应变，并且后者往往占很大比例，因此体现出土体变形的弹塑性。

（3）土体应力应变的各向异性

一般认为金属