相液體的穩(wěn)定滲流.ppt

1、第二節(jié) 單相液體的穩(wěn)定滲流理論,基本概念,1、滲流方式,線性滲流，非線性滲流,單相滲流，多相滲流,單向、平面、空間滲流,2、穩(wěn)定滲流,壓力、滲流速度等運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間發(fā)生變化。,3、注水開發(fā)油田在某些條件下可認(rèn)為是穩(wěn)定滲流,供給壓力（注水壓力）不變，生產(chǎn)井壓力不變，原油粘度、滲透率不變。,第二節(jié) 單相液體的穩(wěn)定滲流理論,基本概念,本節(jié)研究條件：,均質(zhì)液體穩(wěn)定滲流 地層水平均值：h、k不變 油水性質(zhì)無差異（）、無彈性（）,實(shí)際油水性質(zhì)有差異，是不穩(wěn)定滲流。,一、 單相液體穩(wěn)定滲流基本方程及應(yīng)用,單相液體穩(wěn)定滲流時(shí)有：,（1）,在極坐標(biāo)下，（1）可表示為：,（2）,N=0：?jiǎn)蜗蛄鳎籲=1：平面徑向

2、流；n=2：球面向心流,第二節(jié) 單相液體的穩(wěn)定滲流理論,一、單向滲流,1、物理模型與數(shù)學(xué)模型 n=0時(shí)，（2）式為：,（1）,h,B,L,pe,pw,x,x=0，p=pe X=L，p=pw,第二節(jié) 單相液體的穩(wěn)定滲流理論,對(duì)（1）式積分，并代入邊界條件得地層中任意點(diǎn)壓力為,（2）,2、壓力分布,特點(diǎn)：P沿x方向線性分布，均勻下降，即滲流單位距離所消耗的能量相同。,2、壓力分布,等壓線：壓力相等的點(diǎn)的連線； 流線：與等壓線垂直的線； 水動(dòng)力場(chǎng)圖：由等壓線與流線組成的正交網(wǎng)圖。規(guī)定兩條等壓線間壓差相等，兩條流線間流量相等。 單向流特點(diǎn)：均勻網(wǎng)格狀。即等壓線為一組等間距的平行直線，流線為一組等間距的

3、平行直線。,3、產(chǎn)量公式,由,式中,上式分離變量：,積分：,得產(chǎn)量,(3),4、滲流速度和壓力公式,因,將（3）式代入的滲流速度為：,（4）,對(duì)（2）式求導(dǎo)得壓力梯度公式為：,（5）,5、液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)移規(guī)律,液體從供給邊緣移動(dòng)到x處所需時(shí)間t為：,意義：全部排干0 x距離內(nèi)孔隙流體的時(shí)間,二、平面徑向滲流,點(diǎn)源：向四周發(fā)散流體的點(diǎn)，如注水井； 點(diǎn)匯：流體向該點(diǎn)匯集，如采油井。,點(diǎn)源,點(diǎn)匯,設(shè)有一水平均質(zhì)等厚的圓形地層，中心一口水動(dòng)力完善井，邊外有充足水源供給。 k、h、Re、Rw、pe、pw、,1、物模與數(shù)模,r=Rw，p=pw r=Re，p=pe,（1）,分離變量積分得：,則,即,分離變量積

4、分：,（3）,2、壓力分布,令,則 變?yōu)椋?代入邊界條件得：,代回（3）得：,2、壓力分布,平面徑向流壓力分布式：,（4）,2、壓力分布,由（4）式知，平面徑向滲流時(shí)，壓力分布與半徑呈對(duì)數(shù)關(guān)系。 從整個(gè)地層看，壓降面象個(gè)漏斗狀的曲面，稱壓降漏斗。,2、壓力分布,滲流（的水動(dòng)力）場(chǎng)圖特點(diǎn)： （1）以井軸為中心的同心圓：r相同的點(diǎn)其壓力值也相同； （2）越靠近井壁越密集：當(dāng)r成等比級(jí)數(shù)變化時(shí)，P成等差級(jí)數(shù)變化。（例：rRw2Rw 4Rw.時(shí)）； （3）流線為交于井點(diǎn)的等間距射線。,2、壓力分布,油田生產(chǎn)應(yīng)用：壓力是表示地層能量大小的物理量。壓力在供給邊緣附近下降得很緩慢，而在井底附近變陡，說明液體

5、從邊緣流到井底，其能量大部分消耗在井底附近。這是因?yàn)槠矫鎻较蛄鲿r(shí)，從邊緣到井底，滲濾斷面在變化，越靠近井底滲流斷面越小。由于穩(wěn)定滲流從邊緣到井底各斷面通過的流量相同，所以斷面越小滲流速度越大，則阻力也越大，因此壓力大部分消耗在井底附近。所以許多增產(chǎn)措施都是著眼于處理井底附近地層。如井底酸化，雖然只處理了井底附近幾米到幾十米的范圍，對(duì)油井產(chǎn)量的增加卻十分明顯。,2、壓力分布,3、產(chǎn)量公式及分析,由,分離變量積分有：,（5）,由（5）式知，增加油井產(chǎn)量的辦法：,增大生產(chǎn)壓差（pe-pw） 提高地層流動(dòng)系數(shù)kh/（壓裂，酸化，熱采）,a,b,應(yīng)用時(shí)控油面積：,3、產(chǎn)量公式及分析,4、滲流速度及壓力梯

6、度,穩(wěn)定滲流時(shí)，Q=Av=常數(shù)，則滲流速度：,把（5）式代入：,（6）,（6）式表示v與r成雙曲函數(shù)關(guān)系。,又,則壓力梯度：,壓力梯度也與r成雙曲函數(shù)關(guān)系。,v，dp/dr,r,Rw,r越小，v越大，dp/dr越大，能量損失越大。,4、滲流速度及壓力梯度,5、平均地層壓力,平均地層壓力反映地層平均能量的大小，用面積加權(quán)平均法求平均地層壓力。,r,dr,p,Re,取小環(huán)形單元體，面積為,平均地層壓力為：,代入,5、平均地層壓力,代入上下限，不計(jì)Rw2項(xiàng)，則,如代入,有,5、平均地層壓力,壓力主要消耗在井底附近很小的面積內(nèi)，所以用面積加權(quán)平均法求得的平均壓力非常接近供給邊緣上的壓力。,6、液體質(zhì)點(diǎn)

7、的運(yùn)移規(guī)律,因,則液體質(zhì)點(diǎn)從re移到r需時(shí)間t為,意義：全部排干Rer距離內(nèi)孔隙流體的時(shí)間,從供給邊緣移到井底的時(shí)間為：,意義：全部孔隙流體被采出所需時(shí)間，即油井見水時(shí)間,6、液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)移規(guī)律,二、 油井不完善性對(duì)滲流的影響,1、完善井：全部鉆開油層，且鉆穿部分裸露的井,2、水動(dòng)力不完善井：未全部鉆開油層或下套管完井，改變了油層滲流狀況。,一、不完善井分類,1、打開程度不完善,2、打開性質(zhì)不完善,一、不完善井分類,3、雙重不完善,一、不完善井分類,另外，泥漿浸泡、油層污染、增產(chǎn)措施等造成近井帶油層性質(zhì)變化，也可改變其滲流狀況，形成一種特殊的不完善井。,1、不完善性對(duì)滲流的影響 井底附近流線集

8、中，滲流面積減小，滲流速度增大，滲流阻力變化，導(dǎo)致產(chǎn)量變化： （1）產(chǎn)量降低：多數(shù)情況； （2）產(chǎn)量提高：增產(chǎn)措施。,二、不完善性對(duì)滲流的影響及表征,2、不完善性的表征 （1）折算半徑Rrw 不完善性的共性是滲流面積減小，可用井徑變化導(dǎo)致滲流面積的改變來近似表示。 把實(shí)際不完善井化為一個(gè)產(chǎn)量、生產(chǎn)壓差與之相等、但油井半徑較小（或較大）的完善井，這一假想完善井的半徑稱為實(shí)際不完善井的折算半徑Rwr。則不完善井的產(chǎn)量：,二、不完善性對(duì)滲流的影響及表征,2、不完善性的表征 （2）表皮系數(shù)C 井的不完善性也相當(dāng)于增加了一個(gè)附加阻力（壓降）：,二、不完善性對(duì)滲流的影響及表征,C表皮系數(shù)，為一反映井壁污染

9、和不完善井結(jié)構(gòu)的附加滲流阻力的無量剛值。,C0，滲流阻力增加，油井不完善或污染； C0，滲流阻力減小，稱為超完善井。,2、不完善性的表征 （2）表皮系數(shù)C 井產(chǎn)量公式為：,二、不完善性對(duì)滲流的影響及表征,三、 油井的穩(wěn)定試井,定義：通過人為改變油井的工作制度，在穩(wěn)定情況下測(cè)出壓力和產(chǎn)量關(guān)系曲線，以確定合理工作制度和地層參數(shù)的方法，也叫系統(tǒng)試井。,三、 油井的穩(wěn)定試井,定義：通過人為改變油井的工作制度，在穩(wěn)定情況下測(cè)出壓力和產(chǎn)量關(guān)系曲線，以確定合理工作制度和地層參數(shù)的方法，也叫系統(tǒng)試井。,用公式表示為：,采油指數(shù) n滲流指數(shù)（1/2n1),（1） n=1：井底壓力高于飽和壓力時(shí)，地層為單相流，Q與p成線性關(guān)系； （2）n1：曲線3為流動(dòng)不穩(wěn)定測(cè)得的曲線，需重新測(cè)試，這時(shí)的能量除壓能外還有彈性能。,系統(tǒng)試井可解決以下問題：,（1）確定合理的工作制度：在直線段取最大產(chǎn)量,系統(tǒng)試井可解決以下問題：,（2）確定地層參數(shù)和油井生