第七章-油水兩相滲流理論

油氣層滲流力學(xué)MechanicsoftheOilandGasFlowinPorousMedia第七章油水兩相滲流理論

第一節(jié)影響水驅(qū)油非活塞性的因素第二節(jié)油水兩相滲流理論第三節(jié)油水兩相滲流理論的應(yīng)用關(guān)鍵詞：兩相滲流、分流方程、非活塞驅(qū)替前幾章的假設(shè)條件：?jiǎn)蜗嗔黧w（1）不考慮微量可動(dòng)水、束縛水的氣藏–單相氣（2）高于泡點(diǎn)壓力的純油藏–單相油實(shí)際滲流環(huán)境：多相流體共存、共流（1）邊水、層內(nèi)可動(dòng)水不能忽略時(shí)–氣水兩相（2）水侵或水驅(qū)油藏–油水兩相（3）低于泡點(diǎn)壓力的油藏–油氣兩相（4）氣頂驅(qū)，氣侵入油環(huán)–油氣兩相第七章油水兩相滲流理論水驅(qū)油的兩種方式第七章油水兩相滲流理論水油（1）活塞式水驅(qū)油油水接觸面均勻推進(jìn)油水接觸面始終垂直于流線含水區(qū)和含油區(qū)截然分開(kāi)（2）非活塞式水驅(qū)油油水沒(méi)有清晰接觸面存在油水驅(qū)替過(guò)渡帶原因：流度差、密度差、潤(rùn)濕性差異、滲透率非均質(zhì)性水油過(guò)渡帶油氣層滲流力學(xué)MechanicsoftheOilandGasFlowinPorousMedia第七章油水兩相滲流理論

第一節(jié)影響水驅(qū)油非活塞性的因素

第二節(jié)油水兩相滲流理論第三節(jié)油水兩相滲流理論的應(yīng)用關(guān)鍵詞：兩相滲流、分流方程、非活塞驅(qū)替第一節(jié)影響水驅(qū)油非活塞性的因素非活塞驅(qū)替多孔介質(zhì)中非均勻的滲流受力分析（不均勻受力）原因分解重力密度差慣性力孔喉結(jié)構(gòu)賈敏效應(yīng)啟動(dòng)壓差粘滯力粘度及粘度差彈性力油水彈性差及脫氣膨脹能毛管力潤(rùn)濕性差異及孔徑差異滲流特征（不均勻流速）滲透率孔喉結(jié)構(gòu)非均質(zhì)粘度粘度及粘度差滲流路徑喉道形態(tài)優(yōu)勢(shì)通道壓力擾動(dòng)鄰井激動(dòng)連通程度第一節(jié)影響水驅(qū)油非活塞性的因素一、毛細(xì)管力單根理想毛細(xì)管內(nèi)的水驅(qū)油滿足活塞驅(qū)替特征較大尺度（含有多根不等徑毛細(xì)管）為非活塞驅(qū)替若考慮到實(shí)際滲流通道的連通程度、配位數(shù)、表面潤(rùn)濕性差異，單根內(nèi)的驅(qū)替也非絕對(duì)活塞式實(shí)際巖石簡(jiǎn)化修正理想土壤模型驅(qū)替非均勻毛管驅(qū)替特征毛管力密度差流度差潤(rùn)濕性非均質(zhì)擾動(dòng)力第一節(jié)影響水驅(qū)油非活塞性的因素二、潤(rùn)濕性同一毛管內(nèi)，管壁各處非均勻潤(rùn)濕，使得管內(nèi)流動(dòng)非均勻?qū)τ诘葟矫?、不同?rùn)濕性，其流速也存在差異潤(rùn)濕性是孔隙內(nèi)油水分布的決定因素之一毛管力密度差流度差潤(rùn)濕性非均質(zhì)擾動(dòng)力親水親油動(dòng)力阻力第一節(jié)影響水驅(qū)油非活塞性的因素三、油水密度差毛管力密度差流度差潤(rùn)濕性非均質(zhì)擾動(dòng)力當(dāng)油水密度差很大，油層很厚，液流速度不大時(shí)，油水重力分異較明顯，在較大尺度上形成“上油下水”的兩相區(qū)油區(qū)水區(qū)第一節(jié)影響水驅(qū)油非活塞性的因素四、非均質(zhì)微觀：孔隙結(jié)構(gòu)（毛管力）、介質(zhì)潤(rùn)濕性（毛管力）、流體性質(zhì)（密度、粘度）的非均質(zhì)宏觀：平面及縱向滲透率的非均質(zhì)、壓力梯度分布的非均質(zhì)毛管力密度差流度差潤(rùn)濕性非均質(zhì)擾動(dòng)力采油井注水井巖芯薄片驅(qū)替激光刻蝕薄片驅(qū)替第一節(jié)影響水驅(qū)油非活塞性的因素五、流度差毛管力密度差流度差潤(rùn)濕性非均質(zhì)擾動(dòng)力相流度：W=0.5～1mPa?so=1~50mPa?s在壓差下，水首先進(jìn)入大直徑毛管水連通的區(qū)域總流度較大，總阻力小，成為優(yōu)勢(shì)通道，導(dǎo)致嚴(yán)重的指進(jìn)→大部分區(qū)域，水比油的流動(dòng)要容易得多實(shí)際巖石微觀優(yōu)勢(shì)通道第一節(jié)影響水驅(qū)油非活塞性的因素六、擾動(dòng)力縱向：各層是否投產(chǎn)、投注？物性？平面：井周?chē)鷫毫μ荻确植嫉姆菍?duì)稱性毛管力密度差流度差潤(rùn)濕性非均質(zhì)擾動(dòng)力采油井注水井油氣層滲流力學(xué)MechanicsoftheOilandGasFlowinPorousMedia第七章油水兩相滲流理論

第一節(jié)影響水驅(qū)油非活塞性的因素

第二節(jié)油水兩相滲流理論

第三節(jié)油水兩相滲流理論的應(yīng)用關(guān)鍵詞：兩相滲流、分流方程、非活塞驅(qū)替第二節(jié)油水兩相滲流理論一、運(yùn)動(dòng)方程油、水的流動(dòng)分別服從達(dá)西定律忽略重力和毛細(xì)管壓力的影響第二節(jié)油水兩相滲流理論二、狀態(tài)方程假設(shè)巖石及流體不可壓縮第二節(jié)油水兩相滲流理論三、連續(xù)性方程xyzdxdydzMM’M’’1、油藏中取出一微元體2、中心M點(diǎn)的油、水質(zhì)量流速在x方向分量為：3、X方向油、水（左端面）流入的質(zhì)量流速：4、X方向油、水（右端面）流出的質(zhì)量流速：第二節(jié)油水兩相滲流理論三、連續(xù)性方程5、經(jīng)過(guò)dt時(shí)間，左端面油水流入質(zhì)量：6、經(jīng)過(guò)dt時(shí)間，右端面油水流出質(zhì)量：7、經(jīng)過(guò)dt時(shí)間，微元體在x方向的流入-流出油水質(zhì)量差：xyz第二節(jié)油水兩相滲流理論三、連續(xù)性方程8、經(jīng)過(guò)dt時(shí)間，微元體在y方向的流入-流出油水質(zhì)量差：xyz9、經(jīng)過(guò)dt時(shí)間，微元體在z方向的流入-流出油水質(zhì)量差：xyz第二節(jié)油水兩相滲流理論三、連續(xù)性方程10、經(jīng)過(guò)dt時(shí)間，微元體流入-流出油水總質(zhì)量差：?jiǎn)蜗酀B流：xyz第二節(jié)油水兩相滲流理論三、連續(xù)性方程11、在dt時(shí)間內(nèi)，流入-流出引起微元體油、水相飽和度發(fā)生變化，從而導(dǎo)致微元體內(nèi)的油、水相質(zhì)量發(fā)生變化xyz單相滲流：第二節(jié)油水兩相滲流理論三、連續(xù)性方程12、物質(zhì)平衡原理對(duì)于每一相，dt時(shí)間內(nèi)，流入-流出=微元體質(zhì)量變化單相滲流：忽略油、水和巖石壓縮性（設(shè)o、w和為常數(shù)）第二節(jié)油水兩相滲流理論三、連續(xù)性方程13、簡(jiǎn)寫(xiě)xyz第二節(jié)油水兩相滲流理論四、約束條件第二節(jié)油水兩相滲流理論五、分流方程含水率fw：滲流總液量中的含水量開(kāi)發(fā)過(guò)程中μo及μw基本不變第二節(jié)油水兩相滲流理論五、分流方程忽略粘度差011010第二節(jié)油水兩相滲流理論六、單向流動(dòng)等飽和度平面移動(dòng)方程（x~t）水相一維流動(dòng)連續(xù)性方程含水率定義飽和度分布函數(shù)第二節(jié)油水兩相滲流理論飽和度分布函數(shù)六、單向流動(dòng)等飽和度平面移動(dòng)方程（x~t）等飽和度平面

→Sw為常數(shù)→dSw=0第二節(jié)油水兩相滲流理論六、單向流動(dòng)等飽和度平面移動(dòng)方程（x~t）單向流動(dòng)等飽和度平面移動(dòng)方程：Buckley-Leverett方程第二節(jié)油水兩相滲流理論七、計(jì)算飽和度平面分布規(guī)律單向流動(dòng)等飽和度平面移動(dòng)方程：x0—兩相區(qū)的初始位置x—兩相區(qū)任一點(diǎn)位置從開(kāi)始到t時(shí)刻的累計(jì)注入量第二節(jié)油水兩相滲流理論八、計(jì)算兩相區(qū)中含水飽和度分布的步驟1、計(jì)算相滲透率相對(duì)滲透率SwKroKrw2、計(jì)算含水率第二節(jié)油水兩相滲流理論八、計(jì)算兩相區(qū)中含水飽和度分布的步驟2、計(jì)算含水率Sw1 Ko1 Kw1 fw1Sw2 Ko2 Kw2 fw2… … … …Swn Kon Kwn fwn010第二節(jié)油水兩相滲流理論八、計(jì)算兩相區(qū)中含水飽和度分布的步驟3、計(jì)算fw’(Sw）fw’Sw1fw1’Sw2fw2’Sw3fw單向流等飽和度平面移動(dòng)方程：第二節(jié)油水兩相滲流理論八、計(jì)算兩相區(qū)中含水飽和度分布的步驟4、計(jì)算兩相區(qū)中含水飽和度分布Swfw’x總體思路：第二節(jié)油水兩相滲流理論舉例：計(jì)算兩相區(qū)中含水飽和度的分布某活躍水驅(qū)氣藏，沿走向均勻布置三口生產(chǎn)井，每口井的產(chǎn)量均為q=31.8m3/d已知：油層寬度b=420m油層厚度h=6.1m

=0.25，Bo=1.5，o/w=2Kro、Krw~Sw已知油x0x水兩相區(qū)bh求：經(jīng)過(guò)60d、120d、240d后，任一恒定飽和度推進(jìn)的距離，并繪成曲線第二節(jié)油水兩相滲流理論舉例：計(jì)算兩相區(qū)中含水飽和度的分布油x0x水兩相區(qū)bh求解：I（兩相區(qū)內(nèi)Sw分布公式）三口井每天的總采液量：第二節(jié)油水兩相滲流理論舉例：計(jì)算兩相區(qū)中含水飽和度的分布求解：II公式化簡(jiǎn)：將已知條件帶入：第二節(jié)油水兩相滲流理論舉例：計(jì)算兩相區(qū)中含水飽和度的分布求解：II經(jīng)過(guò)60d、120d、240d后，兩相區(qū)內(nèi)含水飽和度的分布公式化簡(jiǎn)：第二節(jié)油水兩相滲流理論舉例：計(jì)算兩相區(qū)中含水飽和度的分布求解：IIIKro、Krw~Sw→

fw’(Sw)（1）計(jì)算fw(Sw)SwKro/Krwfw(Sw)0.200.324.00.0770.47.60.2080.51.750.5340.60.70.80.901.0SwKrwKrofw第二節(jié)油水兩相滲流理論舉例：計(jì)算兩相區(qū)中含水飽和度的分布求解：IIIKro、Krw~Sw→

fw’(Sw)（2）計(jì)算fw’(Sw)SwKrwKrofwfw’SwKro/Krwfw(Sw)0.200.324.00.0770.47.60.2080.51.750.5340.60.70.80.901.0fw’(Sw)00.751.714.101.900.950.360第二節(jié)油水兩相滲流理論舉例：計(jì)算兩相區(qū)中含水飽和度的分布求解：IV計(jì)算不同時(shí)刻兩相區(qū)內(nèi)含水飽和度的分布SwKro/Krwfw(Sw)0.200.324.00.0770.47.60.2080.51.750.5340.60.70.80.901.0fw’(Sw)00.751.714.101.900.950.360x60-x0010.523.957.526.613.35.040第二節(jié)油水兩相滲流理論舉例：計(jì)算兩相區(qū)中含水飽和度的分布求解：V作出不同時(shí)刻含水飽和度的分布圖計(jì)算出現(xiàn)了多解！xSw原始飽和度分布601202401.00.800.20.40.6050100150200250油x0x水兩相區(qū)bh第二節(jié)油水兩相滲流理論舉例：計(jì)算兩相區(qū)中含水飽和度的分布求解：V作出不同時(shí)刻含水飽和度的分布圖修正xSw原始飽和度分布1.00.800.20.40.6050100150200250油x0x水兩相區(qū)bh60120240Swc=20%Swf=60%第二節(jié)油水兩相滲流理論舉例：計(jì)算兩相區(qū)中含水飽和度的分布水驅(qū)過(guò)程示意圖xSw原始飽和度分布1.00.800.20.40.6050100150200250t=0dSwc=20%Swf=60%第二節(jié)油水兩相滲流理論舉例：計(jì)算兩相區(qū)中含水飽和度的分布水驅(qū)過(guò)程示意圖xSw原始飽和度分布1.00.800.20.40.605010015020025060t=60dSwc=20%Swf=60%第二節(jié)油水兩相滲流理論舉例：計(jì)算兩相區(qū)中含水飽和度的分布水驅(qū)過(guò)程示意圖xSw原始飽和度分布1.00.800.20.40.6050100150200250t=120dSwc=20%Swf=60%60120第二節(jié)油水兩相滲流理論舉例：計(jì)算兩相區(qū)中含水飽和度的分布水驅(qū)過(guò)程示意圖xSw原始飽和度分布1.00.800.20.40.6050100150200250t=240dSwc=20%Swf=60%60120240油氣層滲流力學(xué)MechanicsoftheOilandGasFlowinPorousMedia第七章油水兩相滲流理論

第一節(jié)影響水驅(qū)油非活塞性的因素第二節(jié)油水兩相滲流理論

第三節(jié)