1、1第一章 油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)2研究對象：油氣藏 外部幾何形狀+內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)，非常復(fù)雜 原始狀態(tài)及流動(dòng)中流體分布關(guān)系復(fù)雜 怎樣對復(fù)雜的油藏進(jìn)行滲流理論研究，認(rèn)識油氣滲流的普遍規(guī)律，建立通用的數(shù)學(xué)方程？1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)辦法：油氣藏抽象及簡化。 3第一節(jié) 油氣藏類型及外部幾何形狀簡化第二節(jié) 油氣藏內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)簡化第三節(jié) 多孔介質(zhì)的主要特征及連續(xù)介質(zhì)場第四節(jié) 滲流過程中的概念及滲流形態(tài)的簡化1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)4第一節(jié) 油氣藏類型及外部幾何形狀簡化1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)5油藏：圈閉中聚集了石油就稱為油藏氣藏：圈閉中聚集了天然氣就稱為氣藏油氣藏：同時(shí)

2、聚集了石油和游離天然氣稱為油氣藏 油氣藏：是單一圈閉內(nèi)具有獨(dú)立壓力系統(tǒng)和統(tǒng)一油水 界面的油氣聚集。它是地殼中最基本的油氣 聚集單位。1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)6一、油氣藏流體分布 1、宏觀上分布 多相流體在地層中的分布應(yīng)遵循流體力學(xué)靜力平衡。在重力作用下產(chǎn)生分異現(xiàn)象。 垂向上：氣上、油中、水下 平面上：氣內(nèi)、油中、水外1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)7油藏高度（1）油（氣）藏高度油水接觸面與油藏最高點(diǎn)的高度差，稱為油藏高度。 1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)8氣藏高度氣水接觸面與氣藏最高點(diǎn)間的高度差，稱為氣藏高度。 1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)9油藏高度氣頂高度油氣藏高度油藏高度：油水接觸面和油氣接

3、觸面之間的高度差氣頂高度：油氣接觸面和油氣藏最高點(diǎn)之間的高度差油氣藏高度：油藏高度氣頂高度 1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)10（2）油（氣）藏外（內(nèi)）邊緣氣油水油氣界面油水界面含油內(nèi)緣含油外緣油氣接觸面與油層頂面的交線稱含氣邊緣含氣邊緣1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)11油水接觸面與油層頂面的交界線稱油藏外邊緣或稱含油邊緣。 如果油氣藏的高度小于油氣層的厚度時(shí)，油（氣）藏的內(nèi)邊緣就不存在（底水油藏）。 氣油水油氣界面油水界面含油內(nèi)緣含油外緣含氣邊緣油水接觸面與油層底面的交界線稱油藏內(nèi)邊緣或稱含水邊緣。 1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)12（3）含油（氣）面積油藏外邊緣所圈閉的面積，稱含油面積。油水油水界

4、面含油內(nèi)緣含油外緣1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)13油藏外邊緣所圈閉的面積，稱含油面積。對油氣藏來講，即為含油氣面積。純氣藏的氣藏外邊緣所圈閉的面積，稱含氣面積。 氣油水油氣界面油水界面含油內(nèi)緣含油外緣含氣邊緣含油（氣）面積1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)14（4）邊水和底水邊水底水位于油（氣）藏外邊緣以外的水稱邊水。油藏的內(nèi)含油面積不為0，油藏部分含油面積與水接觸。位于油（氣）藏邊緣以內(nèi)從下面承托著油（氣）的水稱為底水。油藏的內(nèi)含油面積為0，油藏整個(gè)含油面積與水接觸。1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)15油氣界面油水界面 實(shí)際上，油氣接觸面和油水接觸面是不存在的，而是存在油氣過渡帶和油水過渡帶。 1、第

5、一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)16pcswpdpsOO+WWWOC1WOC2FWLpc=ps WOC1(第一油水界面)，以上產(chǎn)純油pc=pdWOC2(第二油水界面)，以下產(chǎn)純水pc=0FWL (自由水面)油水界面劃分排驅(qū)壓力轉(zhuǎn)折壓力1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)17水體足夠大或水體與地表水連通水體滲透性好、與油層連通性好定壓邊界敞開式油藏：與周邊水體或地面連通定壓邊界1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)18封閉邊界封閉邊界封閉式油藏：與周邊水體或地面不連通巖性變化斷層阻擋1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)192、油氣藏流體微觀分布 微觀：潤濕性 油相位于大孔隙 束縛水位于小孔隙So +Sw=11、第一章油氣層滲流力學(xué)

6、基礎(chǔ)20二、油氣藏類型 1、油氣藏分類 構(gòu)成油氣藏的兩大要素：儲(chǔ)層和流體 儲(chǔ)層巖石類型：巖性 儲(chǔ)層（油藏）形態(tài)：圈閉類型 儲(chǔ)集空間類型：孔隙類型 流體類型：流體性質(zhì) 流體在儲(chǔ)層（油氣藏）中的分布：接觸關(guān)系1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)21（1）巖性（儲(chǔ)層）巖漿巖變質(zhì)巖沉積巖碎屑巖：砂巖結(jié)晶巖：碳酸鹽巖1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)22砂巖油藏： 儲(chǔ)層巖石為砂巖灰?guī)r(碳酸鹽巖）油藏： 儲(chǔ)層巖石為灰?guī)r1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)顆粒經(jīng)膠結(jié)物膠結(jié)而成，砂含量50%的陸源碎屑巖23（2）圈閉構(gòu)造圈閉：背斜、斷層地層圈閉：巖性圈閉：透鏡體潛山圈閉地層不整合圈閉地層超覆圈閉1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)241、

7、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)25巖性圈閉：非儲(chǔ)層巖石包圍儲(chǔ)層巖石。分散、不連續(xù)。如巖性尖滅、砂巖透鏡體 地層圈閉儲(chǔ)層巖石性質(zhì)變化而引起地層不整合圈閉：因構(gòu)造運(yùn)動(dòng)而傾斜抬升，后因沉降作用而與上覆地層形成不整合接觸。潛山圈閉：古山峰沉降掩埋后形成。古山峰長期暴露大氣，遭受風(fēng)化、日曬、雨淋、冰凍等剝蝕作用，發(fā)育大量溶蝕孔洞，優(yōu)良儲(chǔ)層。地層超覆圈閉：岸邊逐層沉積作用形成。河流、湖泊、海洋等一次次水進(jìn)水退，儲(chǔ)層與非儲(chǔ)層交錯(cuò)沉疊1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)26（3）孔隙類型孔隙(粒間孔隙)裂縫溶洞1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)27單一介質(zhì)：巖石中只有一種類型的孔隙存在雙重介質(zhì)：巖石中有兩種類型的孔隙存在多重介質(zhì)

8、：巖石中有兩種類型以上的孔隙存在1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)28（4）流體性質(zhì) （烴類相態(tài)）氣藏干氣：XC5100g/m3濕氣： XC5=干氣-凝析氣凝析氣：XC5較多油藏輕質(zhì)油：0.91、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)29（5）接觸關(guān)系（指圈閉中油、氣、水之間的分布和相互關(guān)系）邊水油氣藏底水油氣藏氣頂（底水）油藏底油（油環(huán)）氣藏1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)30Aoi邊水(edge water)OilWater底水(bottom water)GasOilGas氣頂（底水）油藏底油（油環(huán)）氣藏AoGas1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)31我國已發(fā)現(xiàn)大小油氣田400余個(gè)，其中大多數(shù)油氣田已經(jīng)投入開發(fā)。油氣田

9、開發(fā)實(shí)踐證明，我國油藏類型十分豐富，但油氣儲(chǔ)層的特點(diǎn)是以陸相儲(chǔ)層為主。我國石油工作者依據(jù)儲(chǔ)層特征將發(fā)現(xiàn)的油藏分成了七大類20個(gè)亞類，其中常見的有8個(gè)亞類。教材p4：表1-1。 1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)322、油氣藏外部形態(tài)簡化 油氣藏大約有幾萬個(gè)，幾何形狀各式各樣、千變?nèi)f化。 不可能將如此眾多而復(fù)雜的油氣藏類型一一簡化，來滿足建立油氣滲流研究的需要。 從眾多復(fù)雜的不同類型油氣藏中找出它們的共性，才能建立起油氣滲流的普遍規(guī)律。1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)33層狀油藏 往往存在于陸相沉積盆地和海相沉積中 一般具有多油層、多旋回的特點(diǎn) 縱向上由于受沉積韻律的控制常可分為多個(gè)油層組 一個(gè)油層組內(nèi)又

10、可以分為幾個(gè)油層，而油層之內(nèi)又 可劃分成若干個(gè)小層（單油層） 小層之間常有泥巖類隔夾層存在 1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)34層狀油藏 按層劃分水動(dòng)力學(xué)系統(tǒng) 認(rèn)為流動(dòng)只是在平面上進(jìn)行 縱向上流體的運(yùn)動(dòng)和物質(zhì)交換可以忽略不計(jì)1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)35油層隔層井 把層狀構(gòu)造油氣層看成是一個(gè)等厚度的薄板，稱為“平面等厚模型”。將三維問題簡化為二維問題（x,y）。1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)36條帶狀薄板圓形薄板1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)37塊狀油藏 灰?guī)r、碳酸鹽巖、白云巖油氣藏以及裂縫系統(tǒng)的 泥巖類、火山巖類油氣藏。 有限的圈閉面積 厚度通常較大 （可達(dá)數(shù)百米） 長期的溶蝕作用，白云化作用，構(gòu)

11、造作用使得在 大的厚度范圍內(nèi)都具有儲(chǔ)集油氣的能力。1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)38塊狀油藏 考慮縱向上流體的流動(dòng)和交換 考慮毛管力和重力的作用1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)39塊狀油藏井1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)40塊狀油藏井厚度模型 (x，y，z)1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)41塊狀油藏井半球狀模型1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)422）油藏平面上的簡化 園形、橢園形、條帶形、扇形。 若油氣藏的長軸與短軸之比小于3長軸與短軸之比大于31、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)43第二節(jié) 油氣藏內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)簡化1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)44 內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，流體沿著孔、洞和裂隙網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)形態(tài)和規(guī)律

12、與一般流體流動(dòng)不同。對油氣藏內(nèi)部結(jié)構(gòu)的認(rèn)識是滲流力學(xué)研究的基礎(chǔ)，對它的認(rèn)識程度決定了滲流力學(xué)的發(fā)展水平。 圖1-7 巖石孔隙空間鑄模圖圖1-8 儲(chǔ)集空間類型示意圖1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)45一、儲(chǔ)集層及儲(chǔ)集空間類型1、儲(chǔ)集層類型 儲(chǔ)集層：能儲(chǔ)存和滲濾油氣的巖層。 兩類主要儲(chǔ)集層：碎屑巖和碳酸鹽巖。控制的油氣儲(chǔ)量與產(chǎn)量均占世界總量的99%以上。 特殊（次要）巖類儲(chǔ)集層：火山巖、變質(zhì)巖及泥質(zhì)巖。 1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)46 2、儲(chǔ)集空間類型及大小分類 （1）儲(chǔ)集空間三種類型 孔隙 碎屑沉積（如砂巖、礫巖、生物碎屑灰?guī)r等）顆粒之間的粒間孔隙。是砂巖油藏的主要儲(chǔ)集空間。 儲(chǔ)油空間：粒間孔隙1

13、、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)47 裂縫 受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，油氣層巖石發(fā)生變形，從而產(chǎn)生縫隙。裂縫一般都具有組系性，延伸方向與層面間呈某一夾角，構(gòu)造縫面較平直，規(guī)則，有時(shí)可以延伸很長距離。裂縫主要分布在碳酸鹽巖層中。 儲(chǔ)油空間：孔隙+裂縫1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)48 溶洞 指地面水或地下水的深蝕作用，形成的孔洞。它是碳酸鹽儲(chǔ)集層常見的孔隙類型之一。 儲(chǔ)油空間：孔隙+溶洞1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)49 碳酸鹽巖儲(chǔ)層中溶蝕孔洞大小變化極大，非均質(zhì)性很強(qiáng)。一般溶孔大小在幾到幾百毫米，而大型溶洞的規(guī)模可達(dá)幾十米。 塔河油田對39口井奧陶系灰?guī)r的洞穴發(fā)育情況統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，51個(gè)洞穴的大小范圍在0.22

14、67.1，平均為5.0。1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)50（2）儲(chǔ)集空間大小分類 根據(jù)儲(chǔ)層孔隙大小和儲(chǔ)、滲流體能力，分三類： 超毛細(xì)管孔隙 孔隙直徑0.5mm 裂縫寬度0.25mm 疏松砂巖中的孔隙、大溶洞、大裂縫等 。 1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)51 毛細(xì)管孔隙 孔隙直徑：0.50.0002mm 裂縫寬度：0.250.0001mm 一般砂巖孔隙 微毛細(xì)管孔隙 孔隙直經(jīng)0.0002mm 裂縫寬度0.0001mm 無效孔隙。泥巖、頁巖中孔隙。 1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)52二、儲(chǔ)集層組合類型及簡化 油氣儲(chǔ)層內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜。孔隙、裂縫和溶蝕孔洞三種儲(chǔ)集空間類型可以組合成多種儲(chǔ)集空間結(jié)構(gòu)。從

15、已開發(fā)油氣藏的儲(chǔ)層特征看，可按三種儲(chǔ)集空間類型的組合關(guān)系將油氣儲(chǔ)層分為三種介質(zhì)七種結(jié)構(gòu)。1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)53 單純介質(zhì)純孔隙結(jié)構(gòu)（粒間孔隙結(jié)構(gòu)）純裂縫結(jié)構(gòu)純?nèi)芏唇Y(jié)構(gòu)裂縫孔隙結(jié)構(gòu)溶洞孔隙結(jié)構(gòu)裂縫溶洞結(jié)構(gòu) 孔隙裂縫溶洞三重混合結(jié)構(gòu) 雙重介質(zhì) 三重介質(zhì)1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)54 單純介質(zhì)純孔隙結(jié)構(gòu)（粒間孔隙結(jié)構(gòu)）孔隙既是油氣的儲(chǔ)集空間又是油氣的滲流通道 簡化方法早期簡化：巖石由等直徑的圓球顆粒組成，流體圓球的間隙中儲(chǔ)集和流動(dòng)，“假想結(jié)構(gòu)模型”（假想土壤）。進(jìn)一步簡化：巖石中連通孔道作為等直徑毛細(xì)管，巖石由這些等徑毛細(xì)管束所組成，“理想結(jié)構(gòu)模型”（理想土壤）。1、第一章油氣層滲流力學(xué)

16、基礎(chǔ)55 實(shí)際孔道既不是等徑也不直。進(jìn)一步修正，引入了變直徑的、彎曲的毛細(xì)管束模型，稱為“修正理想模型”。 可以用于一般滲流規(guī)律的研究。1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)56 單純介質(zhì)純裂縫結(jié)構(gòu) 出現(xiàn)在致密碳酸鹽巖或泥巖油氣層。基質(zhì)孔隙度和滲透率非常低，基本不具有儲(chǔ)滲性。裂縫既是油氣的儲(chǔ)集空間又是油氣的滲流通道 1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)57 簡化方法：由于裂縫特殊的長條形態(tài)及組系結(jié)構(gòu)，常用規(guī)則網(wǎng)格，將儲(chǔ)層巖石被分割成多個(gè)立方體。1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)58 單純介質(zhì)純?nèi)芏唇Y(jié)構(gòu)多發(fā)育于碳酸鹽巖儲(chǔ)層中。在大型溶洞中的流動(dòng)已不屬于滲流范疇，其流動(dòng)規(guī)律應(yīng)遵循Navier-stokcs方程。 1、第一

17、章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)59 雙重介質(zhì)：裂縫孔隙結(jié)構(gòu) 主要出現(xiàn)在裂縫、溶孔同時(shí)發(fā)育的碳酸鹽巖儲(chǔ)層中，在石灰?guī)r、白云巖油氣層中最為常見。 四川碳酸鹽巖氣田中普遍存在這種雙重介質(zhì)儲(chǔ)層。 在某些砂巖油氣藏中，構(gòu)造局部（如彎曲度較大的構(gòu)造頂部）因構(gòu)造應(yīng)力的作用而產(chǎn)生大量裂縫后，也可能會(huì)出現(xiàn)孔隙裂縫雙重介質(zhì)結(jié)構(gòu)。 注意：由于構(gòu)造變形的影響，不少砂巖儲(chǔ)層都發(fā)育有裂縫，如果裂縫的大小和規(guī)模對油氣的儲(chǔ)滲影響甚微，在這種情況下，就不能視其為雙重介質(zhì)。1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)60雙重介質(zhì)中的滲流形成兩個(gè)滲流場： 基質(zhì)孔隙介質(zhì)中的流場、裂縫介質(zhì)中的流場，兩種介質(zhì)之間會(huì)發(fā)生流體交換。 裂縫孔隙介質(zhì)的特點(diǎn)：存在雙重孔隙

18、度、雙重滲透率和兩個(gè)水動(dòng)力學(xué)場。 裂縫孔隙介質(zhì)簡化模型為純孔隙介質(zhì)與純裂縫簡化模型的組合。 1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)61簡化方法：純孔隙介質(zhì)與純裂縫簡化模型的組合 1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)62 雙重介質(zhì)：溶洞孔隙結(jié)構(gòu) 通常出現(xiàn)在有大型溶洞發(fā)育的碳酸鹽巖油氣層中，如前面介紹的塔河油田奧陶系灰?guī)r儲(chǔ)層。 流體在兩種介質(zhì)中的流動(dòng)規(guī)律不相同。在孔隙介質(zhì)中，流體的流動(dòng)屬于滲流范疇；而在大的溶洞中，流體的流動(dòng)不屬于滲流范疇，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律應(yīng)遵循Navier-stokcs方程。流體流動(dòng)服從兩種流動(dòng)規(guī)律。 1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)63 簡化方法 流體流動(dòng)服從兩種流動(dòng)規(guī)律的介質(zhì)的簡化，最簡單的方法是把大小

19、不等、形狀不規(guī)則、分布雜亂的洞穴，簡化為均勻分布在孔隙介質(zhì)中的大小相等的連通圓球。 1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)64 雙重介質(zhì)：裂縫溶洞結(jié)構(gòu) 儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間不僅是雙重的，且流體在每種介質(zhì)中的流動(dòng)規(guī)律也不相同。在裂縫介質(zhì)中流體的流動(dòng)屬于滲流范疇，而在溶洞中的流動(dòng)不屬于滲流范疇，其流動(dòng)規(guī)律應(yīng)遵循Navier-stokcs方程。1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)65簡化方法裂縫簡化模型與溶洞簡化模型的組合 1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)66 三重介質(zhì)：孔隙裂縫溶洞結(jié)構(gòu)孔隙一裂縫一溶洞結(jié)構(gòu)簡稱隙縫洞結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)是三種單純介質(zhì)（孔隙、裂縫和大溶洞）組合在一起的混合結(jié)構(gòu)，發(fā)育于碳酸鹽巖油氣層中。目前，油氣在這類

20、儲(chǔ)層中的滲流規(guī)律研究甚少，還處于探索階段。 1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)671、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)68第三節(jié) 多孔介質(zhì)及連續(xù)介質(zhì)場1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)69一、多孔介質(zhì)的主要特征 多孔介質(zhì)是指內(nèi)部含有許多微小孔洞、孔洞之間具有一定程度的連通性、一定條件下流體可以通過微小孔洞進(jìn)行流動(dòng)的固體介質(zhì)。 油氣儲(chǔ)集層是以巖石顆粒為骨架并含有大量微毛細(xì)管孔隙的介質(zhì)。 一般定義：由毛細(xì)管或微毛細(xì)管組成的介質(zhì)。 1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)70從油氣儲(chǔ)集及滲流的角度，多孔介質(zhì)有幾個(gè)和滲流有關(guān)的重要特性： 儲(chǔ)容性 壓縮性 滲透性 比表面性 孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜 1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)711、儲(chǔ)容性：儲(chǔ)集

21、和容納流體的能力 （1）孔隙（pore） 介質(zhì)中未被固體物質(zhì)占據(jù)的部分 骨架顆粒之間的空間 孔隙是多孔介質(zhì)的儲(chǔ)集空間 有效孔隙，死孔隙 孔徑 m 孔隙決定介質(zhì)的儲(chǔ)容性質(zhì)1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)72（2）孔隙度 （porosity）VsVp 骨架體積：Vs 孔隙體積：Vp 總體積（外觀體積）：Vb1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)73 孔隙體積占總體積的百分?jǐn)?shù)(孔隙度)Vs +Vp=Vb絕對孔隙度、有效孔隙度1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)742、壓縮性巖石的壓縮系數(shù)（compressibility）1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)753、滲透性 （permeability） 多孔介質(zhì)具有讓流體通過的這種

22、性質(zhì)叫滲透性。 絕對滲透率：多孔介質(zhì)本身的滲透率，大小只決定于巖石的性質(zhì)，和所通過的流體的性質(zhì)無關(guān)。1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)76滲透率 絕對滲透率 有效滲透率（相滲透率） 相對滲透率1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)774、比表面性 顆粒總表面與巖石體積的比值，稱為巖石的比面。 多孔介質(zhì)本身比面巨大，1 m3粉砂巖中的比面：20000 m-1，即 20000 m2/m3。 會(huì)很大的滲流摩擦阻力，決定流體的流動(dòng)動(dòng)態(tài)。1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)785、孔隙空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜 由于組成孔隙介質(zhì)的巖石顆粒，在體積大小、形狀、表面粗糙程度上的巨大差異，使得不同成因類型的孔隙（如粒間孔隙、裂縫、溶洞）在孔道大小

23、、連通度、迂曲度和孔喉比各不相同。使多孔介質(zhì)的孔隙空間結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜。1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)79圖1-16 多孔性儲(chǔ)層孔隙、喉道示意圖 1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ) 由于多孔介質(zhì)具有孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜和比表面大這兩大特性，從而決定了流體在多孔介質(zhì)中具有滲流阻力大、滲流速度小的流動(dòng)特點(diǎn)。 80二、連續(xù)介質(zhì)場 多孔介質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，孔隙空間大小、形狀不確定，難以準(zhǔn)確測量和描述，定量描述流體在多孔介質(zhì)中流動(dòng)時(shí)所發(fā)生的各種微觀物理現(xiàn)象也是十分困難的。 在滲流力學(xué)研究中，提出了用連續(xù)理論的方法來研究油氣水在多孔介質(zhì)中流動(dòng)規(guī)律。 圖1-7 巖石孔隙空間鑄模圖圖1-8 儲(chǔ)集空間類型示意圖1、第一章油氣層滲流力

24、學(xué)基礎(chǔ)81連續(xù)介質(zhì)方法 就是將某一尺度范圍不連續(xù)的介質(zhì)，通過研究尺度的粗化或放大，將本不連續(xù)的介質(zhì)處理為連續(xù)介質(zhì)的方法。 這種連續(xù)性是相對的，與所研究的內(nèi)容和層次密切相關(guān)。1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)82分子水平：以分子為對象，研究介質(zhì)的物理現(xiàn)象 的研究層次；微觀水平：以分子團(tuán)（質(zhì)點(diǎn)）為對象，研究介質(zhì) 的物理現(xiàn)象的研究層次；宏觀水平：以表征體元（若干分子團(tuán)的集合體） 為對象，研究介質(zhì)的物理現(xiàn)象的研究層次。滲流力學(xué)研究中，將研究尺度分成三種水平： 1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)831、連續(xù)流體基于連續(xù)介質(zhì)的方法： 流體是由很大數(shù)量的分子所組成的集合體。我們研究的是流體的宏觀運(yùn)動(dòng)，不研究流體分子的個(gè)

25、別行為。 以流體質(zhì)點(diǎn)為研究對象，把流體中的質(zhì)點(diǎn)看成是在一個(gè)很小的體積中包含著很多分子的集合體。1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)84 質(zhì)點(diǎn)的大小既要比分子的平均自由程大得多，但又要充分的小，比所研究的流體區(qū)域要小得多。 質(zhì)點(diǎn)內(nèi)的流體性質(zhì)和流動(dòng)性質(zhì)是所有分子性質(zhì)平均統(tǒng)計(jì)值。 在流場的每一點(diǎn)上，都存在著一個(gè)具有一定動(dòng)力學(xué)性質(zhì)和能量性質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)，這些質(zhì)點(diǎn)均勻地充滿整個(gè)流體所占區(qū)域，從而使流體成為連續(xù)流體。1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)85在流體中任取一個(gè)質(zhì)點(diǎn)體積為Vi質(zhì)量為Mi以p點(diǎn)代表質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)心流體在Vi中的平均密度Vi？才能保證流體是連續(xù)的1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)86圍繞p點(diǎn)減小，令V1V 2V 3，

26、按此系列可計(jì)算出相應(yīng)的ri（i=1，2，3，）Vi特征體積連續(xù)流體定義圖 1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)87對 p 點(diǎn)給出流體密度的定義： 特征體積V0稱為“在數(shù)學(xué)點(diǎn) p 上流體的質(zhì)點(diǎn)（物理點(diǎn)）。 體積V0可以看作在 p 點(diǎn)上質(zhì)點(diǎn)的體積。1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)88用這樣的質(zhì)點(diǎn)組成的流體就叫做連續(xù)流體。連續(xù)流體密度定義為空間點(diǎn)的連續(xù)函數(shù)。任何相鄰兩點(diǎn)：1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)892、連續(xù)多孔介質(zhì) 按照定義流體密度類似的方法，定義多孔介質(zhì)的連續(xù)性。 多孔介質(zhì)中任意點(diǎn)p，圍繞該點(diǎn)取一個(gè)包含足夠多孔隙的單元體Vi ， Vi 內(nèi)孔隙體積Vp ，單元體Vi中的平均孔隙度：Vi？才能保證多孔介質(zhì)是連

27、續(xù)的1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)90圖1-18 連續(xù)多孔介質(zhì)定義圖 圍繞p點(diǎn)減小，令V1V 2V 3，按此系列可計(jì)算出相應(yīng)的i（i=1，2，3，），結(jié)果如圖： 1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)91 V0的體積稱為“典型單元體積”或者稱為數(shù)學(xué)點(diǎn) p 上多孔介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)（物理點(diǎn)）。在多孔介質(zhì)中f 是p點(diǎn)位置的連續(xù)函數(shù) 1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)923、連續(xù)介質(zhì)場 用一個(gè)理想的連續(xù)系統(tǒng)（一種無結(jié)構(gòu)的物質(zhì)）來 代替真實(shí)的多孔介質(zhì)系統(tǒng)。 連續(xù)介質(zhì)系統(tǒng)中的任何性質(zhì)（多孔介質(zhì)和流體） 都可以用連續(xù)性方程來定義。 在這種連續(xù)系統(tǒng)中流動(dòng)的場就叫做連續(xù)介質(zhì)場。 多孔介質(zhì)和流體性質(zhì)是空間位置點(diǎn)的連續(xù)函數(shù)， 也是時(shí)間的連

28、續(xù)函數(shù)。1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)93第四節(jié) 滲流過程中的概念 及滲流形態(tài)的簡化1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)941、滲流 流體通過多孔介質(zhì)中的流動(dòng)稱為滲流。 與管流，明渠流動(dòng)，大氣流動(dòng)相比較，其流動(dòng)環(huán)境，流動(dòng)條件有很大的差異。 一、基本概念1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)95 孔隙小：m、孔隙截面積很小，10-410-8cm2 。 孔道彎曲多變、極不規(guī)則 孔隙表面極其粗糙 流體與固體接觸面大，其數(shù)量量級接近于巖石比面。 滲流環(huán)境1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)96滲流基本特征 滲流阻力大 滲流途徑曲折復(fù)雜 滲流速度小流動(dòng)1m：用25d例：100m3/d產(chǎn)量，20m厚油層，=20%，在離井100m遠(yuǎn)處

29、的滲流速度約4.6 10-7 m/s（0.46m/s）。1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)97 流量 單位時(shí)間內(nèi)通過一定橫截面積油層的流體體積 滲流速度 a. 通過單位橫截面積油層的流量2、滲流速度 1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)98 b. 單位橫截面積油層上的體積流量A巖層的橫截面積（滲流面積） v流體的滲流速度過水?dāng)嗝?、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)99真實(shí)滲流速度f真實(shí)滲流面積，即滲流過水?dāng)嗝嫔希鱾€(gè)孔隙通 道截面積之和。 如何確定任意過水?dāng)嗝嫔峡紫锻ǖ赖拿娣ef ？孔隙通道截面積100101 滲流速度：假想速度 假想：在巖層的橫截面上巖石顆粒不存在，處處有流體通過，沒有流體消失、中斷的奇異點(diǎn)，流體通

30、過整個(gè)面積。 在這個(gè)滲流空間內(nèi)，每一處都有確定的滲流速度值和壓力值。數(shù)學(xué)研究中，把這樣的空間稱為連續(xù)的滲流空間。可用連續(xù)函數(shù)的理論來研究速度分布，壓力分布，建立滲流的基本規(guī)律。 這樣，滲流速度不僅易于求得，而且為滲流理論研究帶來很大的方便。 1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)1023、壓力 表示油藏能量及其變化的一個(gè)物理量，油藏能量的重要標(biāo)志。1）實(shí)測壓力 地層壓力 又稱孔隙流體壓力，是指地層孔隙內(nèi)流體所承受的壓力。如果該流體為油或氣，就稱油層或氣層壓力。1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)103原始地層壓力pi 油氣層開采以前的地層壓力，為原始狀態(tài)下的地層壓力。壓力系數(shù) 同深度實(shí)測原始地層壓力與靜水壓力的

31、比值。衡量地層壓力偏離靜水壓力的程度。 1.2異常高壓； 0.81.2正常壓力； 0.8異常低壓。1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)104原始油層壓力的確定 實(shí)測法：打第一口或第一批探井時(shí)測得。 壓力梯度法：可用第一批探井的原始地層壓力與其對應(yīng)的地層深度作壓力梯度曲線，由此曲線推得油藏深度的原始地層壓力值。 利用氣井井口最大關(guān)井壓力計(jì)算氣層原始壓力。1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)105原始地層壓力與其對應(yīng)的地層深度作壓力梯度曲線，由此曲線推得油藏深度的原始地層壓力值。 1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)106OWCABCDE原始地層壓力pi(MPa)中部深度(m)ABCDE1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)107

32、原始油層壓力在背斜構(gòu)造油藏上的分布特點(diǎn)：原始油層壓力隨油層埋藏深度的增加而加大；流體性質(zhì)對原始油層壓力的分布有著極為重要影響。1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)108原始油層壓力的應(yīng)用： 預(yù)測新井的原始油層壓力 計(jì)算油藏的平均原始油層壓力 計(jì)算油層的彈性能量 判斷流體類型 判斷壓力（水動(dòng)力學(xué)）系統(tǒng) 確定流體界面1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)109判斷流體類型pi=p0 +gD1.0g/cm30.51g/cm3P*B，A B if：P*AP*B，B A if：P*A=P*B，靜止 水平流動(dòng)或忽略重力： P*A-P*B = PA-PB 流動(dòng)取決于壓力差當(dāng)油井投產(chǎn)后，折算壓力將沿流動(dòng)方向下降1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)119例：已知M點(diǎn)的壓力20MPa，液體的密度0.9gcm3，M點(diǎn)到折算平面（油水界面）的距離20m，則M點(diǎn)的折算壓力pzM： pzM=pM+ gHM =201060.91039.820 =20.176106（Pa）=20.176（MPa） 1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)120利用折算壓力確定油水界面如何求得油水界面的位置？1、第一章油氣層滲流力學(xué)基礎(chǔ)121式中：DOWC油水界面的深度，m； DO打入含油部分油井的深度，m； DW打入含水部分水井