理学渗流力学及其在油气工程中的应用课件
57页1、渗流力学及其在油气工程中的应用,刘曰武 中国科学院力学研究所,渗流力学及其在油气工程中的应用,主要内容第一部分 渗流力学的基本理论 第二部分 石油天然气工程中的应用 第三部分 总结与体会,第一部分 渗流力学基本理论,一、渗流力学的基本概念 二、渗流力学的研究内容 三、研究方法和手段 四、研究成果的表现方式,1、渗流力学的基本概念,1、渗流力学与流体力学 2、多孔介质及其分类 3、多孔介质的特征描述 4、流动模式及其特征,1-1、渗流力学与流体力学,1、渗流力学是流体力学的一个分支 2、渗流力学又是一个交叉学科 3、渗流力学的分类 4、如何将流体力学应用于渗流力学,1-1、渗流力学与流体力学,1、渗流力学是流体力学的一个分支 (1)基本理论 (2)研究方法 2、渗流力学又是一个交叉学科 (1)岩石力学、土力学、水力学 (2)多孔介质理论、表面物理 (3)热力学 (4)物理化学,1-1、渗流力学与流体力学,3、渗流力学的分类 (1)地下渗流力学 (2)工程渗流力学 (3)生物渗流力学,1-1、渗流力学与流体力学,4、如何将流体力学应用于渗流力学 (1)连续介质假设 (2)基本规律应用 质量
2、守恒、动量守恒、能量守恒,1-2、 渗流力学的研究内容,渗流力学是研究流体在连通多孔介质中流动的科学。其研究核心要素有三个方面:多孔介质、流体和流体的流动方式。 1、多孔介质特征对流动的影响 2、流体性质对流动的影响 3、流动方式对流动的影响,1-2-1、多孔介质特征对流动的影响,1、多孔介质,1-2-1、多孔介质特征对流动的影响,2、多孔介质的特征: (1)微观特征:孔喉大小、迂曲度、孔隙分布、比表面、 润湿性 (2)唯象属性特征:孔隙度、渗透率(绝对渗透率、相对渗透率、相渗透率) (3)空间特征:厚度、边界形状、边界性质,1-2-1、多孔介质特征对流动的影响,3、多孔介质特征描述(唯象),1-2-1、多孔介质特征对流动的影响,4、不同多孔介质的渗流控制方程,1、单一介质地层渗流控制方程:,2、双重介质地层渗流控制方程:,3、三重介质地层渗流控制方程:,1-2-1、多孔介质特征对流动的影响,1、多孔介质的特征: (1)微观特征:孔喉大小、迂曲度、孔隙分布、比表面 (2)唯象属性特征:孔隙度、渗透率(绝对渗透率、相对渗透率、相渗透率) (3)空间特征:厚度、边界形状、边界性质,1-2-
3、2、流体性质对流动的影响,1、流体分类 牛顿流体 非牛顿流体单相流体 多相流体渗流通常的流体: 油、气、水、注入剂,1-2-2、流体性质对流动的影响,2、流体方程 牛顿流体 Darcy公式:流动控制方程: 非牛顿流体 Blake-Gozeny公式:流动控制方程:,1-2-3、流动方式对流动的影响,1、流动方式,(1)线性流方式,(2)双线性流方式,(3)径向流方式,(4)球形流方式,1-2-3、流动方式对流动的影响,2、不同流动方式的渗流方程,1、线性流方式,2、径向流方式,3、球形流方式,1-3 、研究方法和手段,1、微观渗流力学的研究方法 2、实验渗流力学的研究方法 3、渗流力学的理论分析方法 4、渗流力学的数值计算方法,1-3-1 、微观渗流力学的研究方法,1、微观渗流实验,1-3-1 、微观渗流力学的研究方法,2、微观渗流计算(网络模型、LB模型),(1)真实岩心磨片,(2)数值化岩心,(3)低渗启动压力,(4)气体滑脱效应模拟,1-3-2 、实验渗流力学的研究方法,1、小直径岩样驱替实验 2、宏观全岩心驱替实验 3、核磁共振渗流实验 4、现场原位实验,1-3-3 、渗流力学的
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