低滲非達(dá)西滲流特征課件

低滲透儲層的

基本滲流特征1低滲透儲層的

要點：1.達(dá)西公式及其適用條件2.低滲非達(dá)西滲流特征3.低滲非達(dá)西滲流機(jī)理4.低滲非達(dá)西滲流綜合判據(jù)5.低滲非達(dá)西滲流的視滲透率6.

視滲透率分布對油田開發(fā)的影響7.

改善低滲透油田注水開發(fā)效果的途徑2要點：1.達(dá)西公式及其適用條件2（一）達(dá)西公式及其適用條件3（一）達(dá)西公式及其適用條件31.1達(dá)西公式41.1達(dá)西公式41.1達(dá)西公式達(dá)西公式是描述單項牛頓流體通過多孔介質(zhì)滲流規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式反映線性滲流規(guī)律51.1達(dá)西公式達(dá)西公式是描述單項牛頓流體通過多孔介質(zhì)滲流1.2達(dá)西公式的適用條件滲流流體為單相牛頓流體，服從牛頓內(nèi)摩擦定律，應(yīng)力與應(yīng)變呈線性關(guān)系；多孔介質(zhì)性質(zhì)穩(wěn)定。滲流過程中孔隙結(jié)構(gòu)保持不變，反映多孔介質(zhì)滲流能力的滲透率值為一常數(shù)；多孔介質(zhì)性質(zhì)和流體性質(zhì)分別為滲流方程中的獨立參數(shù)。多孔介質(zhì)和滲流流體之間的相互作用對流體流動的影響很小，可以忽略；多孔介質(zhì)中流體以層流狀態(tài)流動。61.2達(dá)西公式的適用條件61.3各種非達(dá)西滲流 自然界和某些工程領(lǐng)域有許多滲流現(xiàn)象并不能滿足達(dá)西滲流的條件，因此存在各種非達(dá)西滲流現(xiàn)象，主要有以下幾種：非牛頓流體滲流非層流流態(tài)滲流變形多孔介質(zhì)滲流非等溫滲流低滲多孔介質(zhì)滲流71.3各種非達(dá)西滲流 自然界和某些工程領(lǐng)域有許多滲流現(xiàn)象（二）低滲非達(dá)西滲流特征8（二）低滲非達(dá)西滲流特征8

2.1低滲非達(dá)西滲流的滲流條件低滲多孔介質(zhì)孔隙孔道細(xì)小，流體與孔隙介質(zhì)之間的作用力對流體流動的影響已不能忽略。細(xì)小孔隙孔道，尤其是細(xì)小喉道存在明顯的啟動壓力梯度。使?jié)B流規(guī)律不具備達(dá)西滲流所適用的滲流條件，呈現(xiàn)低滲非達(dá)西滲流特征。

9

2.1低滲非達(dá)西滲流的滲流條件低滲多孔介質(zhì)孔隙孔道細(xì)小非線性段擬線性段臨界壓力梯度擬啟動壓力梯度

2.2低滲非達(dá)西滲流特征曲線10非線性段

2.2低滲非達(dá)西滲流特征曲線10

2.2低滲非達(dá)西滲流特征曲線非線性段 在低壓力梯度范圍內(nèi)，滲流曲線呈非線性。隨壓力梯度的增大，滲流量增大。滲流量與壓力梯度呈指數(shù)關(guān)系，指數(shù)大于1。關(guān)系式如下：

11

2.2低滲非達(dá)西滲流特征曲線非線性段11

2.2低滲非達(dá)西滲流特征曲線擬線性段 在較高壓力梯度下，滲流曲線呈擬線性。擬線性段的反向延長線不通過坐標(biāo)原點，而與壓力梯度軸有一正值交點。擬線性段滲流量和壓力梯度的關(guān)系式如下:

122.2低滲非達(dá)西滲流特征曲線12

2.2低滲非達(dá)西滲流特征曲線臨界點

由非線性段過渡到擬線性段的點稱為臨界點C。 臨界點所對應(yīng)的壓力梯度為臨界壓力梯度 滲透率越低臨界壓力梯度越大，非達(dá)西滲流特征越顯著。132.2低滲非達(dá)西滲流特征曲線13

2.2低滲非達(dá)西滲流特征曲線擬啟動壓力梯度 在非線性段上任一點作切線，切線都會與壓力梯度軸有一正值交點，稱為擬啟動壓力梯度 在非線性段隨壓力梯度的增大，擬啟動壓力梯度增大。

在擬線性段擬啟動壓力梯度為定值。142.2低滲非達(dá)西滲流特征曲線14（三）低滲非達(dá)西滲流機(jī)理啟動壓力梯度流動孔隙數(shù)附加滲流阻力15（三）低滲非達(dá)西滲流機(jī)理153.1啟動壓力梯度固液界面存在分子作用力，形成吸附滯留層。吸附滯留層的厚度約為0.1μm。低滲多孔介質(zhì)孔隙孔道細(xì)小，孔徑和吸附滯留層厚度在同一數(shù)量級，甚至更小。細(xì)小孔隙中，吸附滯留層對流體流動的影響不可忽略，存在啟動壓力梯度。163.1啟動壓力梯度16不同滲透率巖石樣品孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)表（引自李道品）類別滲透率（10-3μm2）平均喉道半徑（μm）比表面積（m3/g）排驅(qū)壓力(MPa)對比層>1004.4910.480.076中低滲透層100-501.7251.360.112一般低滲透層50-101.0513.230.236特低滲透層10-10.11214.260.37517不同滲透率巖石樣品孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)表（引自李道品）類別滲透率平均3.2流動孔隙數(shù)儲層中的孔隙系統(tǒng)是由無數(shù)孔徑大小不等的孔隙組成?？讖皆叫。瑔訅毫υ酱?。在非線性段，隨壓力梯度的增大，參與流動的孔隙數(shù)增多。達(dá)到臨界壓力梯度以后，流動孔隙數(shù)成為定值。183.2流動孔隙數(shù)18

3.3附加滲流阻力擬啟動壓力梯度反映附加滲流阻力。在非線性段，隨流動孔隙數(shù)增多附加滲流阻力增大。在擬線性段，附加滲流阻力為定值。不管是非線性段還是擬線性段，附加滲流阻力的影響都存在。19

3.3附加滲流阻力擬啟動壓力梯度反映附加滲流阻力。19（四）低滲非達(dá)西滲流的

綜合判據(jù)20（四）低滲非達(dá)西滲流的

4.1滲流狀態(tài)的影響因素從中高達(dá)西滲流到低滲非達(dá)西滲流是個漸變過程。兩種滲流狀態(tài)的判別標(biāo)準(zhǔn)并非是滲透率的單值函數(shù)。它取決于多孔介質(zhì)孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)和流體性質(zhì)參數(shù)，主要有：孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)：孔隙半徑、喉道半徑、孔喉比、配位數(shù)、孔隙迂回度、孔隙分布密度等。流體性質(zhì)參數(shù)：流體粘度和密度。214.1滲流狀態(tài)的影響因素從中高達(dá)西滲流到低滲非達(dá)西滲流是個4.2低滲非達(dá)西滲流的判別依據(jù)低滲非達(dá)西滲流特征判別依據(jù)： 擬啟動壓力梯度。 擬啟動壓力梯度為0，即達(dá)西線性滲流； 擬啟動壓力梯度大于0，即為低滲非達(dá)西滲流。影響擬啟動壓力梯度的物理量主要有： 滲透率(K)、孔隙半徑(R)、喉道半徑(r)、流體粘度(μ)、流體密度(ρ)

224.2低滲非達(dá)西滲流的判別依據(jù)224.3低滲非達(dá)西滲流的判別式通過各物理量的因次分析，可得如下判別式:：

的單位為帕，故稱壓力數(shù)。234.3低滲非達(dá)西滲流的判別式234.4數(shù)據(jù)分析壓力數(shù)小于某一數(shù)值，擬啟動壓力梯度趨近于0，流動狀態(tài)表現(xiàn)為達(dá)西線性滲流。壓力數(shù)大于某一數(shù)值，擬啟動壓力梯度對滲流的影響不可忽略，表現(xiàn)為低滲非達(dá)西滲流特征。通過巖心實驗得到：

壓力數(shù)小于2時，呈現(xiàn)達(dá)西滲流特征；壓力數(shù)大于5時，呈現(xiàn)非達(dá)西滲流特征；壓力數(shù)在2－5之間，視為過渡區(qū)。244.4數(shù)據(jù)分析24（五）低滲非達(dá)西滲流的

視滲透率25（五）低滲非達(dá)西滲流的

5.1滲透率的變化在非線性段，隨壓力梯度的增大，流動孔隙數(shù)增多，附加滲流阻力增大。但流動孔隙數(shù)增多起主導(dǎo)作用，滲透率呈上升趨勢。在擬線性段，流動孔隙數(shù)和附加滲流阻力都為定值。但隨壓力梯度的的增大，附加滲流阻力的影響相對減小，滲透率仍呈上升趨勢。非線性段和擬線性段，隨壓力梯度的增大滲透率變化規(guī)律不相同。26

5.1滲透率的變化在非線性段，隨壓力梯度的增大，流動孔

5.2視滲透率

如果仍以滲流量和壓力梯度的關(guān)系來定義儲層滲透率的話，則可用下式計算視滲透率：

此式與達(dá)西公式的不同點在于，適用于中高滲透性儲層的達(dá)西公式中，滲透率是定值。而在低滲非達(dá)西滲流的情況下，滲流量和壓力梯度關(guān)系式中的視滲透率是個變量，它隨壓力梯度的增大而增大。27

5.2視滲透率 如果仍以滲流量和壓力梯度的關(guān)系來定義

5.3視滲透率曲線滲流曲線和視滲透率曲線28

5.3視滲透率曲線滲流曲線和視滲透率曲線28

5.4視滲透率定義

啟動壓力梯度，流動孔隙數(shù)，附加滲流阻力都和壓力梯度有關(guān)，又都影響儲層的滲流能力。壓力梯度的大小不僅直接影響滲流量的大小，而且影響儲層的滲透率。因此，在低滲透儲層中壓力梯度不同，滲透率也不同，滲透率是壓力梯度的函數(shù)。 所以，把低滲透儲層中，隨壓力梯度的變化所引起的滲透率變化，稱為低滲透儲層的視滲透率。29

5.4視滲透率定義 啟動壓力梯度，流動孔隙數(shù)，附加滲5.5視滲透率變化特征視滲透率遠(yuǎn)比氣測滲透率低。視滲透率是變量，與壓力梯度直接有關(guān)。壓力梯度越低，視滲透率越低。大于臨界壓力梯度的情況下，視滲透率明顯較高。小于臨界壓力梯度時，視滲透率明顯較低。臨界壓力梯度前后，視滲透率變化規(guī)律不相同。305.5視滲透率變化特征30（六）視滲透率分布對

油田開發(fā)的影響31（六）視滲透率分布對

6.1低滲透儲層中的壓力分布 注水開發(fā)過程中儲層壓力分布不均衡：注水井附近地層壓力高；注采井之間地層壓力較低；生產(chǎn)井附近地層壓力最低。 32

6.1低滲透儲層中的壓力分布 注水開發(fā)過程中儲層壓力6.2低滲透儲層中的壓力梯度分布：注水井附近地層壓力降落大，壓力梯度大；注采井之間廣大地帶地層壓力較平穩(wěn)，壓力梯度?。簧a(chǎn)井附近地層壓力降落大，壓力梯度大。336.2低滲透儲層中的壓力梯度分布：33

6.3低滲透儲層中地層壓力、壓力梯度、

視滲透率分布示意圖34

6.3低滲透儲層中地層壓力、壓力梯度、

6.4低滲透儲層中視滲透率分布：注水井附近地層壓力梯度大，視滲透率大，影響范圍稱為易流動半徑，但范圍小；注采井之間地層壓力梯度小，視滲透率小，影響范圍大，稱為不易流動帶，對注水開發(fā)造成極為不利的影響；生產(chǎn)井附近地層壓力梯度大，視滲透率大，也具有易流動半徑，同樣影響范圍小。35

6.4低滲透儲層中視滲透率分布：注水井附近地層壓力梯6.5視滲透率分布對注水開發(fā)的影響

注入水不易通過不易流動帶擴(kuò)散到遠(yuǎn)處地層，積聚在注水井附近地層，形成局部高壓區(qū)。使注水壓力升高，注水量減小。不易流動帶不能及時向生產(chǎn)井附近地層和生產(chǎn)井補(bǔ)充地層流體，在生產(chǎn)井附近地層形成局部低壓區(qū)。使生產(chǎn)井供液不足，產(chǎn)量遞減快，產(chǎn)能低。366.5視滲透率分布對注水開發(fā)的影響

注入水不易通過不易流動帶（七）低滲透油田

改善注水開發(fā)效果的途徑

37（七）低滲透油田

7.1擴(kuò)大易流動半徑通常采用壓裂改造的方法使注入水能夠進(jìn)入地層深處，提高注水量生產(chǎn)井能夠得到地層深處的流體供給，提高采液量同時能減小不易流動帶，提高生產(chǎn)壓差387.1擴(kuò)大易流動半徑通常采用壓裂改造的方法387.2減小不易流動帶適當(dāng)減小注采井距，減小不易流動帶，提高地層壓力梯度和視滲透率。提高注采壓差和生產(chǎn)壓差397.2減小不易流動帶39謝謝40謝謝40

低滲透儲層的

基本滲流特征41低滲透儲層的

要點：1.達(dá)西公式及其適用條件2.低滲非達(dá)西滲流特征3.低滲非達(dá)西滲流機(jī)理4.低滲非達(dá)西滲流綜合判據(jù)5.低滲非達(dá)西滲流的視滲透率6.

視滲透率分布對油田開發(fā)的影響7.

改善低滲透油田注水開發(fā)效果的途徑42要點：1.達(dá)西公式及其適用條件2（一）達(dá)西公式及其適用條件43（一）達(dá)西公式及其適用條件31.1達(dá)西公式441.1達(dá)西公式41.1達(dá)西公式達(dá)西公式是描述單項牛頓流體通過多孔介質(zhì)滲流規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式反映線性滲流規(guī)律451.1達(dá)西公式達(dá)西公式是描述單項牛頓流體通過多孔介質(zhì)滲流1.2達(dá)西公式的適用條件滲流流體為單相牛頓流體，服從牛頓內(nèi)摩擦定律，應(yīng)力與應(yīng)變呈線性關(guān)系；多孔介質(zhì)性質(zhì)穩(wěn)定。滲流過程中孔隙結(jié)構(gòu)保持不變，反映多孔介質(zhì)滲流能力的滲透率值為一常數(shù)；多孔介質(zhì)性質(zhì)和流體性質(zhì)分別為滲流方程中的獨立參數(shù)。多孔介質(zhì)和滲流流體之間的相互作用對流體流動的影響很小，可以忽略；多孔介質(zhì)中流體以層流狀態(tài)流動。461.2達(dá)西公式的適用條件61.3各種非達(dá)西滲流 自然界和某些工程領(lǐng)域有許多滲流現(xiàn)象并不能滿足達(dá)西滲流的條件，因此存在各種非達(dá)西滲流現(xiàn)象，主要有以下幾種：非牛頓流體滲流非層流流態(tài)滲流變形多孔介質(zhì)滲流非等溫滲流低滲多孔介質(zhì)滲流471.3各種非達(dá)西滲流 自然界和某些工程領(lǐng)域有許多滲流現(xiàn)象（二）低滲非達(dá)西滲流特征48（二）低滲非達(dá)西滲流特征8

2.1低滲非達(dá)西滲流的滲流條件低滲多孔介質(zhì)孔隙孔道細(xì)小，流體與孔隙介質(zhì)之間的作用力對流體流動的影響已不能忽略。細(xì)小孔隙孔道，尤其是細(xì)小喉道存在明顯的啟動壓力梯度。使?jié)B流規(guī)律不具備達(dá)西滲流所適用的滲流條件，呈現(xiàn)低滲非達(dá)西滲流特征。

49

2.1低滲非達(dá)西滲流的滲流條件低滲多孔介質(zhì)孔隙孔道細(xì)小非線性段擬線性段臨界壓力梯度擬啟動壓力梯度

2.2低滲非達(dá)西滲流特征曲線50非線性段

2.2低滲非達(dá)西滲流特征曲線10

2.2低滲非達(dá)西滲流特征曲線非線性段 在低壓力梯度范圍內(nèi)，滲流曲線呈非線性。隨壓力梯度的增大，滲流量增大。滲流量與壓力梯度呈指數(shù)關(guān)系，指數(shù)大于1。關(guān)系式如下：

51

2.2低滲非達(dá)西滲流特征曲線非線性段11

2.2低滲非達(dá)西滲流特征曲線擬線性段 在較高壓力梯度下，滲流曲線呈擬線性。擬線性段的反向延長線不通過坐標(biāo)原點，而與壓力梯度軸有一正值交點。擬線性段滲流量和壓力梯度的關(guān)系式如下:

522.2低滲非達(dá)西滲流特征曲線12

2.2低滲非達(dá)西滲流特征曲線臨界點

由非線性段過渡到擬線性段的點稱為臨界點C。 臨界點所對應(yīng)的壓力梯度為臨界壓力梯度 滲透率越低臨界壓力梯度越大，非達(dá)西滲流特征越顯著。532.2低滲非達(dá)西滲流特征曲線13

2.2低滲非達(dá)西滲流特征曲線擬啟動壓力梯度 在非線性段上任一點作切線，切線都會與壓力梯度軸有一正值交點，稱為擬啟動壓力梯度 在非線性段隨壓力梯度的增大，擬啟動壓力梯度增大。

在擬線性段擬啟動壓力梯度為定值。542.2低滲非達(dá)西滲流特征曲線14（三）低滲非達(dá)西滲流機(jī)理啟動壓力梯度流動孔隙數(shù)附加滲流阻力55（三）低滲非達(dá)西滲流機(jī)理153.1啟動壓力梯度固液界面存在分子作用力，形成吸附滯留層。吸附滯留層的厚度約為0.1μm。低滲多孔介質(zhì)孔隙孔道細(xì)小，孔徑和吸附滯留層厚度在同一數(shù)量級，甚至更小。細(xì)小孔隙中，吸附滯留層對流體流動的影響不可忽略，存在啟動壓力梯度。563.1啟動壓力梯度16不同滲透率巖石樣品孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)表（引自李道品）類別滲透率（10-3μm2）平均喉道半徑（μm）比表面積（m3/g）排驅(qū)壓力(MPa)對比層>1004.4910.480.076中低滲透層100-501.7251.360.112一般低滲透層50-101.0513.230.236特低滲透層10-10.11214.260.37557不同滲透率巖石樣品孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)表（引自李道品）類別滲透率平均3.2流動孔隙數(shù)儲層中的孔隙系統(tǒng)是由無數(shù)孔徑大小不等的孔隙組成?？讖皆叫?，啟動壓力越大。在非線性段，隨壓力梯度的增大，參與流動的孔隙數(shù)增多。達(dá)到臨界壓力梯度以后，流動孔隙數(shù)成為定值。583.2流動孔隙數(shù)18

3.3附加滲流阻力擬啟動壓力梯度反映附加滲流阻力。在非線性段，隨流動孔隙數(shù)增多附加滲流阻力增大。在擬線性段，附加滲流阻力為定值。不管是非線性段還是擬線性段，附加滲流阻力的影響都存在。59

3.3附加滲流阻力擬啟動壓力梯度反映附加滲流阻力。19（四）低滲非達(dá)西滲流的

綜合判據(jù)60（四）低滲非達(dá)西滲流的

4.1滲流狀態(tài)的影響因素從中高達(dá)西滲流到低滲非達(dá)西滲流是個漸變過程。兩種滲流狀態(tài)的判別標(biāo)準(zhǔn)并非是滲透率的單值函數(shù)。它取決于多孔介質(zhì)孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)和流體性質(zhì)參數(shù)，主要有：孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)：孔隙半徑、喉道半徑、孔喉比、配位數(shù)、孔隙迂回度、孔隙分布密度等。流體性質(zhì)參數(shù)：流體粘度和密度。614.1滲流狀態(tài)的影響因素從中高達(dá)西滲流到低滲非達(dá)西滲流是個4.2低滲非達(dá)西滲流的判別依據(jù)低滲非達(dá)西滲流特征判別依據(jù)： 擬啟動壓力梯度。 擬啟動壓力梯度為0，即達(dá)西線性滲流； 擬啟動壓力梯度大于0，即為低滲非達(dá)西滲流。影響擬啟動壓力梯度的物理量主要有： 滲透率(K)、孔隙半徑(R)、喉道半徑(r)、流體粘度(μ)、流體密度(ρ)

624.2低滲非達(dá)西滲流的判別依據(jù)224.3低滲非達(dá)西滲流的判別式通過各物理量的因次分析，可得如下判別式:：

的單位為帕，故稱壓力數(shù)。634.3低滲非達(dá)西滲流的判別式234.4數(shù)據(jù)分析壓力數(shù)小于某一數(shù)值，擬啟動壓力梯度趨近于0，流動狀態(tài)表現(xiàn)為達(dá)西線性滲流。壓力數(shù)大于某一數(shù)值，擬啟動壓力梯度對滲流的影響不可忽略，表現(xiàn)為低滲非達(dá)西滲流特征。通過巖心實驗得到：

壓力數(shù)小于2時，呈現(xiàn)達(dá)西滲流特征；壓力數(shù)大于5時，呈現(xiàn)非達(dá)西滲流特征；壓力數(shù)在2－5之間，視為過渡區(qū)。644.4數(shù)據(jù)分析24（五）低滲非達(dá)西滲流的

視滲透率65（五）低滲非達(dá)西滲流的

5.1滲透率的變化在非線性段，隨壓力梯度的增大，流動孔隙數(shù)增多，附加滲流阻力增大。但流動孔隙數(shù)增多起主導(dǎo)作用，滲透率呈上升趨勢。在擬線性段，流動孔隙數(shù)和附加滲流阻力都為定值。但隨壓力梯度的的增大，附加滲流阻力的影響相對減小，滲透率仍呈上升趨勢。非線性段和擬線性段，隨壓力梯度的增大滲透率變化規(guī)律不相同。66

5.1滲透率的變化在非線性段，隨壓力梯度的增大，流動孔

5.2視滲透率

如果仍以滲流量和壓力梯度的關(guān)系來定義儲層滲透率的話，則可用下式計算視滲透率：

此式與達(dá)西公式的不同點在于，適用于中高滲透性儲層的達(dá)西公式中，滲透率是定值。而在低滲非達(dá)西滲流的情況下，滲流量和壓力梯度關(guān)系式中的視滲透率是個變量，它隨壓力梯度的增大而增大。67

5.2視滲透率 如果仍以滲流量和壓力梯度的關(guān)系來定義

5.3視滲透率曲線滲流曲線和視滲透率曲線68

5.3視滲透率曲線滲流曲線和視滲透率曲線28

5.4視滲透率定義

啟動壓力梯度，流動孔隙數(shù)，附加滲流阻力都和壓力梯度有關(guān)，又都影響儲層的滲流能力。壓力梯度的大小不僅直接影響滲流量的大小，而且影響儲層的滲透率。因此，在低滲透儲層中壓力梯度不同，滲透率也不同，滲透率是壓力梯度的函數(shù)。 所以，把低滲透儲層中，隨壓力梯度的變化所引起的滲透率變化，稱為低滲透儲層的視滲透率。69

5.4視滲透率定義 啟動壓力梯度，流動孔隙數(shù)，附加滲5.5視滲透率變化特征視滲透率遠(yuǎn)比氣測滲透率低。視滲透率是變量，與壓力梯度直接有關(guān)。壓力梯度越低，視滲透率越低。大于臨界壓力梯度的情況下，視滲透率明顯較高。小于臨界壓力梯度時，視滲透率明顯較低。臨界壓力梯度前后，視滲透率變化規(guī)律不相同。705.5視滲透率變化特征30（六）視滲透率分布對

油田開發(fā)的影響71（六）視滲透率分布對